Тензометрический преобразователь давления

Тензометрический преобразователь давления

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить чувствительность устройства. Преобразователь представляет собой монокристалл 1 кремния с мембраной 2, сформированной в нем способом анизотропного травления. В периферийных областях мембраны 2 расположены тензорезисторы R₁-R₄ образованные последовательным соединением резистивных полосок 3 и 4, размещенных внутри области, ограниченной кривой равных относительных изменений сопротивлений. При воздействии давления в мембране 2 возникают деформации, воспринимаемые тензорезисторами R -R₄ соединенными в мостовую схему. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензопреобразователям, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления. Цель изобретения повышение чувствительности за счет оптимизации расположения и размеров тензорезисторов. На фиг. 1, 2, 3 схематично изображен предлагаемый тензометрический преобразователь давления. Он представляет собой монокристалл 1 кремния, в котором способом анизотропного травления изготовлена мембрана 2 квадратной формы. Плоскость мембраны совпадает с кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных кристаллографических направлений [110] и [1] Тензорезисторы R₁, R₂, R₃, R₄ p-типа проводимости сформированы диффузией бора и расположены в периферийных областях мембраны в соответствии с заявляемым решением, причем тензорезисторы с одинаковым знаком чувствительности расположены у противоположных сторон мембраны. Например, тензорезисторы R₁ и R₃ увеличиваются с увеличением давления, а тензорезисторы R₂ и R₄ уменьшаются с увеличением давления. Тензорезисторы образованы последовательным соединением резистивных полосок 3 и 4. Для соединения резистивных полосок между собой и уменьшения влияния поперечной тензочувствительноти используются высоколегированные соединительные области 5. Контактные площадки 6 выполнены из алюминия. Контактные площадки при помощи гибких выводов соединены с источником напряжения и резистором (на фиг.1, 2, 3 не показаны). Резистивные полоски расположены внутри области, ограниченной кривой равных относительных изменений сопротивлений 7, удовлетворяющей соотношению где L расстояние i-й точки кривой до оси [110] а размер мембраны, параллельной оси [110] или [1] L_110i расстояние i-й точки кривой до оси [1] относительное изменение сопротивления тензорезисторов 4,110 ₄₄P ₄₄ пьезорезистивный коэффициент; Р давление; h толщина мембраны. Тензометрический преобразователь давления работает следующим образом. Измеряемое давление воздействует на мембрану со стороны, противоположной планарной. В мембране возникают напряжения и деформации. Тензорезисторы воспринимают деформации и их сопротивления изменяются пропорционально измеряемому давлению. Причем, так как сопротивления тензорезисторов R₁ и R₃ увеличиваются, а тензорезисторов R₂ и R₄уменьшаются с увеличением давления, а тензорезисторы соединены в мостовую схему, то на выходе мостовой схемы формируется выходной сигнал, пропорциональный сумме изменений сопротивлений отдельных тензорезисторов. В связи с тем, что тензорезистивные полоски расположены в области, ограниченной кривой равных относительных изменений сопротивления, причем концы резистивных полосок касаются вышеуказанной кривой, чувствительность предлагаемого преобразователя к измеряемому давлению будет больше, чем у преобразователя, у которого длина резистивных полосок произвольным образом уменьшается по мере приближения к центру.

Формула изобретения

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ по авт. св. N 1075096, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в нем резистивные полоски расположены внутри области, ограниченной кривой, удовлетворяющей соотношению где расстояние i-й точки кривой до оси [110] a размер мембраны, параллельной оси L_110i расстояние i-й точки кривой до оси относительное изменение сопротивления тензорезистора ₄₄ пьезорезисторный коэффициент; P давление; n толщина мембраны, причем на вышеупомянутой кривой расположены концы резистивных полосок.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000