Полупроводниковый преобразователь перемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B7/00 

ё

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - расширение диапазона измерения полупроводникового преобразователя перемещений, выполненного в виде полупроводниковой многосекционной транзисторной структуры, секции электродов стока 1 и истока 2 которой закреплены неподвижно и взаимно чередуются в направлении перемещения электрода затвора 4, установленного с возможностью линейного или углового перемещения относительно общей поверхности этих неподвижных электродов. При последовательном перекрытии соответствующих пар секций стока и истока электродом затвора 4 происходит "зажигание" очередного канала проводимости транзисторной структуры, сопротивление которой зависит от положения подвижного электрода затвора. 6 ил.

U

Фиг 1

О 4J

О 00

Os 00

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и автоматике и может быть использовано для измерения линейных и угловых перемещений.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения перемещений.

На фиг. 1 изображен полупроводниковый преобразователь линейных перемещений, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - вариант выполнения для измерения угловых перемещений; на фиг.4 - электрическая схема включения преобразователя в измерительный мост постоянного тока; на фиг.5 - эквивалентная схема замещения многосекционной полупроводниковой структуры; на фиг.6 - график изменения общего сопротивления полупроводникового преобразователя в функции перемещения.

Полупроводниковый преобразователь перемещений содержит металл-диэлектрик-полу проводниковую МДП-транзистор- ную структуру, выполненную в виде закрепленных неподвижно электродов 1 и 2 стока и истока, которые образованы п-поо- чередно расположенными секциями в теле полупроводниковой подложки. Общая ось 3 симметрии этих секций параллельна оси симметрии электрода затвора 4, установленного с возможностью линейного х или углового а перемещения относительно поверхности неподвижных электродов транзисторной структуры.

Секции электродов истока 2 и стока 1 соединены между собой параллельно и включены в плечо измерительного моста постоянного тока (фиг.4).

Полупроводниковый преобразователь перемещений работает следующим образом.

При подаче электрического напряжения на металлический электрод затвора 4 МДП- транзистрной структуры происходит перераспределение носителей заряда в приповерхностной области полупроводниковой подложки и, как следствие, изменение сопротивления канала транзистора от бесконечности до некоторой величины, определяемой параметрами МДП-транзистор- ной структуры. Отсутствие напряжения на электроде затвора 4 аналогично отсутствию затвора вообще. Данное обстоятельство положено в основу принципа работы преобра- зователя перемещения на основе МДП-структуры полевого типа.

В положении, когда электрод затвора 4 перекрывает всю область между электродами стока и истока, происходит зажигание всех каналов проводимости n-типа в многоэлектродной МДП-структуре, сопротивление которой стремится к некоторому минимуму (фиг.6).

При перемещении электрода затвора за

пределы электродов стока и истока без изменения величины зазора д между ними пе- рераспределения носителей заряда не происходит, каналы проводимости между стоком и истоком не образуются, и сопротивление транзисторной структуры между стоком и истоком стремится к бесконечности.

Перемещение металлического электрода затвора 4 вдоль оси 3 симметрии многосекцион- t

ной полупроводниковой структуры вызывает поочередное зажигание проводящих каналов между очередными парами электродов исток - сток, перекрытыми затвором и с приложенным к нему напряжением Кзи

между затвором и истоком, 4to приводит к изменению общего сопротивления преобразователя,

Принцип работы данного преобразователя перемещений иллюстрирует

эквивалентная схема замещания, представляющая собой систему параллельно соединенных цепей, содержащих одинаковые по сопротивлению резисторы R и электрические ключи К.

Перемещение подвижного электрода

затвора преобразователя аналогично поочередному замыканию электрических ключей данной схемы, что приводит к изменению ее общего сопротивления Р0бщ

по экспоненциальному закону (фиг.5)

D- R

Кобщ .

где R - сопротивление одного резистора; п - число замкнутых ключей.

В результате секционирования электродов стока и истока обеспечивается значительно более широкий диапазон измеряемых перемещений как линейных, так и угловых (почти до 360°).

Формула изобретения Полупроводниковый преобразователь перемещений, содержащий полупроводниковую транзисторную структуру, выполненную в виде закрепленных неподвижно электродов стока и истока и установленного с возможностью перемещения вдоль их поверхностей электрода затвора, отличающийся тем. что, с целью расширения

диапазона измерения, электроды стока и истока выполнены в виде нескольких поочередно расположенных секций, имеющих общую ось симметрии, параллельную оси симметрии электрода затвора.

Фиг.2

4

Фиг.З

V / / f tЛл

{( (tf

Фиг. 5

КоЬищ

1234567 Фиг. 6

(X)