Устройство для испытания полупроводниковых чувствительных элементов датчиков давления Советский патент 1991 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при изготовлении миниатюрных датчиков неэлектрических величин (давления, силы, параметров движения) и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1569634.

Целью изобретения является расшире- ние эксплуатационных возможностей и обеспечение термоциклирования чувстви- элементов

На фиг.1 представлено устройство для испытания полупроводниковых чувствительных элементов датчиков, разрезг на фиг.2 - принципиальная схема устройства

Устройство содержит корпус-держатель 1 сонорной поверхностью, обмотку 2, нагреватель 3, теплозаполнитель 4, термочувствительный элемент 5, штуцера 6, впускной канал 7 давления (разрежения), полость 8, калиброванное отверстие 9, клеммный держатель 10 с клеммами 11, электрические выводы 12, дополнительный канал 13 с выходным отверстием 14 и входным отверстием 15, измеритель-регистратор 16 температуры, регулируемый источник 17 тока, измеритель 18 давления, регулятор 19 давления,источник 20 давления, сравнивающее устройство 2j. задатчик 22 температуры, испаритель 23 и источник 24 сжиженного газа (сосуд Дьюара с жидким азотом)

Копус-держатель 1 изготовлен измагни- томягкой стали, внутри которого смонтированы электромагнитная обмотка 2 и нагреватель 3

Вблизи от опорной поверхности корпуса вмонтирован термочувствительный элемент 5. В корпус заделаны вводные штуцера 6, через один из которых по впускному каналу 7 подается в полость 8 испытательное давление Ри а в другой от источника 24

(/

С

о

CN

«и

о о о

|

ю

сжиженного инертного газа (сосуда Дьюа- ра) газообразный азот, поступающий в дополнительный канал 13,

Для подачи испытательного давления (разрежения) на чувствительный элемент 25 служит калиброванное отверстие 9. На клеммном держателе 10 размещены электрические клеммы 11, соединенные электрическими выводами 12 с нагревательным и термочувствительным элементами.

Испаритель 23 жидкого азота служит для нагревания жидкого азота и представляет собой несколько витков спирали, намотанных на керамический полый каркас.

Сигнал Y2 на испаритель 23 поступает с блока регулирования температуры - с регулируемого источника 17 тока. Кроме источника тока в блок замера и регулирования температуры входят: измеритель-регистратор 16, сравнивающее устройство 21 и за- датчик 22 температуры.

Принцип работы устройства поясняется фиг.2. При установке испытываемого полупроводникового чувствительного элемента (кристалла) 25 на опорную поверхность корпуса 1 запитывается электромагнитная обмотка 2 и кристалл с напыленной на его нижней поверхности ферромагнитной пленкой 26 притягивается к поверхности корпуса. Далее через нижний штуцер б подается испытательное давление Рн of источника 20 давления. Контрольное давление устанавливается регулятором 19 давления и контролируется по измерителю 18 давления (стрелочный манометр, электроконтактный манометр). Выходной сигнал с кристалла снимается с помощью зондов 27, опущенных на контактные площадки кристалла. Питание к кристаллу подводится также с помощью зондов. Для комплексного испытания кристаллов датчиков служит система нагрева и охлаждения. Система нагрева функционирует следующим образом: на нагреватель 3 (спираль, кабель) с одного выхода регулируемого источника 17 тока подается сигнал YI, происходит разогрев нагревателя 3 и тепловой поток через тепло- заполнитель поступает на кристалл. Информация о текущей температуре Xt кристалла поступает в систему контроля и регулирования температуры от термочувствительного элемента 5 (термопара, термосопротивление), Xt подается на сравнивающее устройство 21, где сравнивается с сигналом, поступающим от задатчика 22 температуры, разница между Xt и опорным сигналом поступает на измерительный регистратор 16, который управляет источником 17 тока

Система охлаждения снижает температуру кристалла до отрицательных значений.

Испаритель 23. помещенный в сосуд Дьюара с жидким азотом, способствует ис- парению и повышению давления в сосуде. Испаряющийся азот, имеющий низкую температуру, потоком поступает в верхний штуцер 6 и, проходя по каналам 13, способствует охлаждению кристалла. Поток газо- 0 образного азота выходит в атмосферу через выходное отверстие 14.

Система измерения температуры действует аналогично, как и при нагреве, отличие лишь в том, что при отрицательных темпе- 5 ратурах с регулируемого источника 17 тока сигнал на испаритель 23 Y2 поступает с другого канала, При этом при увеличении Y2 увеличивается поток азота и снижается температура поверхности корпуса устройства и 0 кристалла.

При совместном действии нагрева и охлаждения возможна установка температуры в широком диапазоне, перекрывающем реальный диапазон работы датчика. Отклик с 5 испытываемых тензочувствительных и термочувствительных элементов кристалла через зонды 27 поступает на регистрирующую аппаратуру. По результатам испытаний кристалла судят о его эксплуатационных харак- 0 те ристиках. Таким образом в предложенном решении расширяются эксплуатационные возможности устройства за счет обеспечения возможности испытания кристаллов при температурах ниже комнатной, так и 5 при минусовых температурах. Кроме.того кристалл в предлагаемом устройстве можно испытывать на воздействие термоциклов.

Использование устройства для испы- 0 тания чувствительных элементов датчиков позволяет обеспечить следующие преимущества: повысить достоверность результатов испытаний за счет расширения диапазона испытательных температур; выявить скры- 5 тые дефекты в кристаллах до их установки в датчик, предотвратив таким образом отказ датчика при его эксплуатации на изделии; расширить возможности диагностики за счет термоциклирования кристаллов. 0

Формула изобретения Устройство для испытания полупроводниковых чувствительных элементов датчиков давления по авт. св. № 1569634, о т л и - 5 чающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет увеличения диапазона испытательных температур и обеспечения термоциклирования чувствительных элементов, в него введен источник сжиженного инертного газа с испарителем, а в корпусе выполнен дополнительный канал, расположенный под опорной поверхностью корпуса, входное отверстие которого соединено с источником

сжиженного инертного газа, а выходное отверстие сообщено с атмосферой, причем ис- паритель подключен к регулируемому источнику тока

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изготовления миниатюрных полупроводниковых датчиков неэлектрических величин. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и обеспечение термоциклирования. Это достигается тем, что в устройство, содержащее корпус 1 с электромагнитной обмоткой, источник 20 давления, систему регулирования температуры корпуса, введен источник 24 сжиженного газа с испарителем 23, а корпусе 1 выполнен дополнительный канал, расположенный у опорной поверхности корпуса, при этом входное отверстие дополнительного канала соединено с источником 24 сжиженного инертного газа, а выходное отверстие - с атмосферой. Испаритель 23 подключен к регулируемому источнику 17 тока. 2 ил.

2 V

3 13

/5

12

Фиг.1

8 Ч

Фиг.2