Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L9/02 G01L11/00 

Ё

Использование: измерительная техника, приборостроение Цель, расширение диапазона измерения в область низких давлений. Сущность изобретения: при использовании нитевидного кристаллабаАзт-хРх (х 0,4), легированного медью с концентрацией носителей 2 1013...8 1013 , в качестве чувствительного элемента (ЧЭ) датчика его нагревают стабилизированным постоянным током от источника, помещают в объем, в котором необходимо замерить давление, и регистрируют падение напряжения на ЧЭ. Положительный эффект: малые габариты и инерционность датчика, высокая чувствительность в диапазоне давлений 10 ...10 мм рт.ст., упрощение конструкции датчика 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к тепловым датчикам давления.

Известны манометрические преобразователи, содержащие нить накала из металлической проволоки (W, Pt) с большим температурным коэффициентом сопротивления, включенную в электрическую схему и разогреваемую электрическим током. Измеряют ее сопротивление, которое является функцией давления (вакуума)

Известны полупроводниковые датчики вакуума, в которых использован интегральный кремниевый термоэлемент, выполненный в виде консольной балочки, закрепленной на керамической подложке с температурой 0°С. на ее конце размещен терморезистор, измеряющий разницу температур на балочек 1. Их недостатком являются сравнительно большие габариты чувствительного элемента, инерционность

Наиболее близким техническим решением являются полупроводниковые датчики давления из твердого раствора GaAsi-xPx (х 0,4). Датчик содержит диэлектрическую подложку, на которой размещен полупроводниковый чувствительный элемент на основе GaAsi-xPx (x 0,4) с электрическими контактами. Структурными изменениями можно расширить диапазон измеряемых давлений в пределах 10...60000 бар 2. Однако такие датчики имеют ограниченный нижний диапазон измеряемого давления.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения в область низких давлений, а именно измерение вакуума в пределах 10 .. 103 мм рт.ст. (...1.0 бар).

Цель достигается тем, что чувствительный элемент (ЧЭ) выполнен в виде нитевидного кристалла, при этом твердый раствор GaAsi хР легировали медью с концентрацией носителей 2

VI

vj 00 СЛ О 00

1013см-3.

Применение нитевидного кристалла в качестве ЧЭ позволяет довольно легко осуществить его перегрев стабилизированным током питания и по изменению падения напряжения под действием вакуума определить давление (вакуум), поскольку коэффициент теплоотдачи а изменяется в зависимости от его уровня.

На фиг. 1 изображен датчик давления; на фиг. 2 - его градуировочная характеристика.

Датчик содержит ЧЭ 1, электрические контакты 2, ламельки 3. диэлектрическую подложку 4, стабилизированный источник постоянного тока 5, измерительный прибор 6.

Изобретение осуществляется следующим образом,

К концам чувствительного элемента 1, который выполнен из нитевидного кристалла GaAsi-xPx (x 0,4), при этом твердый раствор GaAsi-xPx легирован медью с концентрацией носителей 2 1013...8 1013см 3, созданы электрические контакты 2 приваркой золотого микропровода диаметром 30 мкм. Характерные размеры ЧЭ: (0,,1...0.2) х х(0.1...0,2) х (0.3...1,5) мм3. Электрические контакты 2 подсоединяются к ламелькам 3, которые укреплены на диэлектрической подложке 4. Через ЧЭ 1 пропускают стабилизированный ток разогрева от источника

тока 5. падение напряжения на ЧЭ 1 измеряют цифровым вольтметром б (87 - 21А). При токе питания 1 0,9 мА падение напряжения при атмосферном давлении составляло Uo 21,5 В. При вакуумировании объема, в котором находится датчик, напряжение на ЧЭ уменьшается, и зависимость A U f(P), где Л U - разность между значением Uo и измеряемым напряжением при

данном давлении, приведена на фиг. 2 (кривая 7),

Предлагаемый датчик можно использовать в диапазоне давлений ...Ю3 мм рт.ст., при этом максимальная чувствительность на линейном участке (2,4 ...4,05

мм рт.ст.) составляет -г- « 1 В/мм рт.ст.

АР

Формула изобретения Датчик давления, содержащий диэлектрическую подложку, на которой размещен полупроводниковый чувствительный элемент на основе твердого раствора GaAsi-xPx (х 0,4) с электрическими контактами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения в область низких давлений, в нем чувствительный элемент выполнен в виде нитевидного кристалла, при этом твердый раствор GaAsi-xPx легирован медью с концентрацией НОСИТе- прй 9 1П13-Я 1П13гм 3

лей 2 10-8 Ю1

см

2 / Л

фиг

1СГ4 «Г5 «Г2 10-1 10° 10 10а i03

фиг.

AU,B

f-6