Интегральный преобразователь давления

Интегральный преобразователь давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Интегральный преобразователь давления предназначен для измерения давления, при этом включением терморезистора параллельно выходной диагонали моста можно добиться компенсации изменения выходного сигнала от температуры. Преимущественно изобретение является повышение технологичности за счет упрощения изготовления фотооригиналов и упрощения расчета топологии. В конструкции одна из меньших сторон терморезистора расположена на линии границы раздела мембраны и опорного основания. В связи с этим повышается точность задания координат терморезистора, т.к. при расчете топологии терморезистора не требуется пересчета угловых положений терморезистора и тензорезисторов относительно координатных осей. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 L 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 ! (21) 4332536/24-10 (22) 24.10.87 (46) 23,07.90. Бюл. ¹ 27 (72) Е.M. Белозубов, В.В. Красильникова и А.И. Жучков (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1515082, 1987. (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ,ДАВЛЕНИЯ

I (57) Интегральный преобразователь давления предназначен для измерения давления, при этом включением терморезистора параллельно выходной диагонали моста можно добиться компенИзобретение относится к измерительной технике, в частности к интегральным тензопреобразователям, предназначенным для использования в различных областях науки и техники, связанных с измерением давления.

Целью изобретения является упрощение конструкции преобразователя.

На фиг. 1 изображен интегральный щеобразовать давления, на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— узел I на фиг. 1.

Интегральный преобразователь давления представляет собой монокристалл кремния, в котором способом анизотропного травления выполнена квадратная мембрана 1 sa одно целое с опорным основанием 2. Плоскость мембраны совпадает с основной кристаллографичесÄÄ SUÄÄ 158019() А 1

2 сации изменения. выходного сигнала от температуры. Преимуществом изобретения является повышение технологичности за счет упрощения изготовления фотооригиналов и упрощения расчета топологии. В конструкции одна из меньших сторон термореэистора расположена на линии границы раздела мембранк и опорного основания.

В связи с этим повышается точность задания координат терморезистора, т.к. при расчете топологии термореэистора не требуется пересчета угловых положений термореэистора и тензорезисторов относительно координатных осей. 3 ил. кой плоскостью (001), а стороны мембра; 2 ны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений 110 и 110.

Тенэорезисторы Р1, Р2, РЗ, Р4 р-типа проводимости сформированы диффуэией (,Д бора и расположены в периферийных Я) областях мембраны, причем тенэорезисторы с одинаковым знаком чувствитель- ра ности расположены у противоположных сторон мембраны. Например, тенэорезисторы Р1 и РЗ увеличиваются с увеличением давления, а тенэореэисторы

Р2 и Р4 уменьшаются с увеличением давления. Поверхнострое сопротивление тензореэисторов 100 Ом/квадрат. 4.

Для соединения тенэореэисторов в замкнутую мостовую схему используют высоколегированные соединительные области 3 с поверхностным сопротивлением 11 Ом/квадрат.

1580190

Контактные площадки 4 выполнены из алюминия. Контактные, площадки при помощи гибких выводов соединены с источником напряжения и регистрато5 ром (не показаны) .

Терморезистор 5 выполнен в виде прямоугольной резистивной полоски.

Для того, чтобы иметь полностью замкнутый мост с одностороннтРс расположением соединительных областей, терморезистор расположен в одном из углов прямоугольной мембраны. Для исключения перенастройки координатографа и упрощения расчета топологии тер- 1,5 морезистор расположен параллельно одному из направлений 110. Одна из меньших сторон терморезистора касается границы раздела мембраны и опорного основания для уменьшения длины соединительной области. Расстояние от границы раздела мембраны и опорного основания до ближайшей большей стороны терморезистора выбрано в соответствии с предлагаемым соотношением. 25

Интегральный 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 R4 уменьшаются с увеличением давления, а тензорезисторы соединены в мостовую схему, то на выходе схемы формируется Выходной сигнал 40 пропорциональный сумме изменений сопротивлений отдельных тензорезисторов. При изменении температуры окружающей среды терморезистор также изменяет свое сопротивление °

Включением терморезистора параллельно выходной диагонали моста можно добиться компенсации изменения выходного сигнала от температуры. Для большей точности компенсации изменения выходного сигнала могут быть ис50 пользованы дополнительные подстраиваемые резисторы, включенные параллельно и последовательно терморезистору (не показаны).

Преимуществом изобретения являет- 55

I ся повышение технологичности за счет

1 упрощения изготовления фотооригина« лов и упрощения расчета топологии.

Так как предлагаемый терморезистор расположен в одном направлении с тензорезисторами, то при расчете топологии нет необходимости введения дополнительных углов ых ко ординат.

Изготовление фотооригиналов также упрощается, так как терморезистор выполняется координатографом без дополнительной поднастройки угла.

Кроме того, в конструкции повышается точность задания координат терморезистора за счет того, что при расчете топологии терморезистора не требуется пересчета из-за различного углового положения терморезистора и тензорезисторов относительно координатных осей. Точность выполнения координат терморезистора повышается также за счет того, что при выполнении фотооригинала на координатографе терморезистор и тензорезисторы выполняются при их одинаковом угловом положении. Другим преимуществом конструкции является то, что она позволяет изготавливать полностью замкнутые мостовые структуры с однослойным расположением межэлементных соединений, так как терморезистор расположен в одном из углов мембраны. формула и з о б р е т е н и я

Интегральный преобразователь давления, содержащий квадратную мембрану из монокристаллического кремния р-типа проводимости, выполненную за одно целое с опорным основанием, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений (110), расположенные в периферийных областях мембраны тензорезисторы р-типа проводимости, соединенные в мостовую схему, и терморезистор р-типа проводимости в виде прямоугольной полоски, расположенной в одном из углов мембраны параллельно одному из направлений (110), отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, одна из меньших сторон терморезистора расположена на линии границы раздела мембраны и опорного основания, а расстояние Ь от большей стороны терморезистора до ближайшей линии границы раздела мембраны и основания удовлетворяет соотношению

L -=800 — -05b+2, 1

1580190 где 1 — длина терморезистора; с — длина стороны мембраны;

b — ширина терморезистора.

Составитель О Слюсарев

Редактор Н. Лазаренко Техред. Л.Олийнык

Корректор С.Черни

Заказ 2004 Тираж 4б9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101