Устройство для измерения параметровдВижЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01P3/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ

Изобретение -относится к информац онно-измерительной технике и автома тике и Может быть использовано для измерения скоро.сти различного рода машин и механизмов. Известны датчики с использованием разнообразных физических явлений Наиболее близким по технической сущности и решаемым задачам к изобретению является измеритель перемещения, содержащий полупроводниковую подложку одного типа проводимости со сформированными в ней областями истока и стока другого типа проводи мости, металлизацию подложки, подви ный электрод-затвор, имеющий возмож ность совершать возвратно-поступательное движение вдоль областей истока и стока, подзатворный твердай диэлектрик и слой глицерина между твердым диэлектриком и электродомзат вором §L). Однако измеритель перемещения на МОП-транзисторе не может служить датчиком скорости при такой конструкции. Цель изобретения - создание конструкции, выходной сигнал которой ,пропорционален скорости. Поставленная цель достигается тем, что в датчик на МОП-транзисторе, введен неподвижный электрод-затвор, установленный на твердом диэлектрике вдоль областей истока и стока, а зазор между электродамизатворами заполнен электродинамической жидкость;:.-. На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства. Устройство для измерения параметров движения состоит из полупроводниковой подложки 1 одного типа проводимости, например п-типа, со сформированными на одной ее стороне областями истока 2 и стока 3 другого типа проводимости, например р-типа, на другой ее стороне укреплена ме таллизация 4 подложки. Поверх областей истока 2 и стока 3, сфорг/ированных Е полупроводниковой подложке 1, нанесен слой диэлектрика 5, на котором расположен неподвижный электрод-затвор 6. Параллельно неподвижному электроду-затвору 6. над ним расположен подвижный электрод-затвор 7, а-зазор между ними заполнен электродинамической жидкостью 8. Электродинс1мическая жидкость 8 представляет собой неполярный маслянистый растворитель (природные масла) , в котором .находятся мельчайшие частицы ела бопроводящего вещества. Для того, чтобы электродинамическая жидкость не вытекала из устройства, полупроводниковая подложка 1, с металлизацией 4, со слоем диэлектрика 5, не- . подвижным электродом-затвором 6 помещена в диэлектрический резервуар, (не показан.) .который наполняется электродинамической жидкостью 8,в прорези диэлектрического резервуара входит подвижный электрод-затвор 7 таким образом, что электрод-затвор 6 параллелен электроду-затвору 7. к подвижному электроду-затвору 7 подс.о единена одна.шина источника 9 напряжения постоянного тока (Од), а втора шина.источника 9 подсоединена к металлизации 4 подложки. Области истока 2 и стока. 3 подсоединены посред ством шин с последовательно соединенными источником 10 питания постоянного тока (и.) и резистором 11 нагрузки. Устройство работает следующим образом. При подключении источником 9 и 10 к токоведущим шинам (показаны условно) через резистор 11 нагрузки элект рический ток не протекает, поскольку между областями истока 2 и стока 3 токопроводимый канал не индуцирован. Э-то обусловлено тем, что на неподвиж ном электроде-затворе б отсутствует потенциал. В случае, если подвижный электрод-3автор 7 движется относительно неподвижного электрода-затвор ра б и параллельно ему со скоростью и, то на неподвижном электроде-затворе б появляется электрический потенциал,, прямо пропорциональный скорости подвижного электрода-затвора 7 UM. k-V ,() где k - коэффициент пропорциональнос ти. В этом cлyvae в полупроводниковой подложке 1 между областяг«1и истока 2 и стока 3 индуцируется канал, а, следовательно, через резистор 11 нагрузки течет ток. Ток, протекаемый от истока 2 к стоку -3, определяется следующим выражением J -..€ г. .. UCH п (У Си Lt L 3 где gg и€а - относительная диэлект рическая постоянная и диэлектрическая посто янная (диэлектрика) соответственноJ А . - подвижность носителей зарядов в каналеJ -ширина канала, -длина каналаJ -толщина диэлектрика. - пороговое напряжение для данного МОП-транзистора, Uj - напряжение на затворе, в данном случае Uj . Uu ич. знак + или - определяется в зависимости от направления движения подвижного электрода-затво- . ра 7. Перепишем выражение (2) с учетом си (.tU,)4.,U, С) ли с учетом выражения (1) 6olaAW еи , (4 -а врва У через jb. и пребозначимбразуем уравнение (4). 3 I,U,U iRVpU-IiUoU -(i- (5) При движении подвижного электродаатвора 7 изменяется только второе лагаемое уравнение (5), а все осальные слагаемые остаются неизменными при данных геометрических размерах, Щ и и,2., поэтому запишем . :)c ciAvi-B, CS) u где .u,,,) Уравнение (б) - это уравнение прямой линии, которая смещена по ординате вверх на В. Формула изобретения Устройство для измерения парамет- ров движения содержащее полупроводниковую подложку с областями стока и истока, неподвижный твердый диэлектрик и .параллельный ему подвижный электрод-затвор, отличающееся тем, что, с целью получения сигнала, пропорционального скорости перемещения подвижного электродазатвора, в датчик введен неподвижный электрод-затвор, -установленный на твердом диэлектрике, а зазор между подвижным и неподвижным электродами-затворами заполнен электродинамической жидкостью. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. М., 1965, с. 456-484. 2.Угаи О. Делитель напряжения на МОП-транзисторе. - ТИИЭР, т. 59, № 10, 1971, с. 189 (прототип).

&