Интегральный преобразователь давлений

Интегральный преобразователь давлений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И E i(ii) 553498

ИЗОЬРЕт ЕЯ ИЯ!

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.02.75 (21) 2108534/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.04.77. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 12.07.77 (51) М. Кл. G OIL 9/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.781(0888) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. П. Матвеев и Ю. Н. Тихонов

Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт

1 медицинской техники (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИИ

Изобретение относится к высокочувствительным, малогабаритным преобразователям давления и может использоваться для измерения артериального и венозного давления крови.

Известен интегральный преобразователь, содержащий упругую кремниевую мембрану, на краю которой сформирована интегральная схема полумоста Уитстона, в каждое плечо которого включены по два запараллельных МОП тензотранзистора со встроенными каналами и-типа проводимости. Затворы этих МОП тензотранзисторов закорочены на их истоки.

Ориентация каналов МОП тензотранзисторов в верхнем и нижнем плече полумоста ортогональна. Использование в каждом плече полумоста Уитстона по два запараллельных МОП тензотранзистора позволяет получить равенство токов насыщения для обоих плеч полумоста Уитстона (1).

Известный интегральный преобразователь давления не позволяет использовать известный преобразователь как внутриполостной катетр для биомедицинских целей при измерении венозного и артериального давления крови.

Известен также интегральный преобразователь давления, содержащий упругую кремниевую мембрану с тензотранзисторами, объединенными по мостовой схеме.

Такой интегральный преобразователь давчения недостаточно точен из-за влияния смещения интегральной схемы относительно центра мембраны на выходной сигнал преобразователя и значительного диаметра мембраны.

Интегральный преобразователь давления по данному изобретению повышает точность преобразования за счет того, что в нем в интегральной схеме полумоста Уитстона МОП тензотранзисторы ориентированы параллельно один другому и выполнены с каналами р-типа проводимости, а запараллельные МОП тензотранзисторы каждого плеча полумоста Уитстона расположены на противоположных краях мембраны.

На фиг. 1 показан интегральный преобразо15 ватель давления, общий вид; на фиг. 2 — сечение А — А фиг. 1; на фиг. 3 — кремниевая мембрана с интсгральной схемой полумоста Уитстона; на фиг. 4 — МОП тензотранзистор, вид сверху; на фиг. 5 — разрез Б — Б фиг. 4.

20 Интегральный преобразователь давления представляет собой интегральную ячейку, чувствительную к изменению давления вокруг нее, и образованную кремниевой пластиной 1 и кремниевой пластиной 2. Кремниевая пласти25 на имеет прямоугольную форму и ориентирована так, что ее ребра совпадают с кристаллографическими направлениями (110), а грани — с плоскостями (100) (фиг. 3).

В этой кремниевой пластине и-типа прово30 димости методом анизотропного травления

553498 образована квадратная мембрана 3. На этой тонкой мембоане 3 сформирована интегральная схема 4 полумоста Уитстона на МОП тензотранзисторах 5, 6, 7, 8. Все МОП тензотранзисто1;ь 5, 6, 7, 8 ориентированы параллельно один другому в кристаллографическом напр авлении (110). Каждое плечо полумоста

Уитстона имеет по два запараллельных МОП тензотранзистора, расположенных на противополо,кных краях мембраны 3. При этом одно плечо полумоста Уитстона, образованное на

МОП тецзотранзисторах 5 и 6, работает на поперечном тензорезистивном эффекте, а другое, образованное на МОП тензотранзисторах

7 и 8, — на продольном тензорезистивном эффекте. Все МОП тензотранзисторы 5, 6, 7, 8 имеют встроенные каналы 9 (фиг. 4) р-типа проводимости, а затворы 10 (фиг. 4) у них закорочены на истоки 11 (фиг. 5). В качестве диэлектрика под затвором используется пленка 12 двуокиси кремния. Интегральная схема имеет три контактные площадки 13, 14, 15 (фиг. 3), которые соединены алюминиевыми коммунитирующими дорожками 16, 17, 18 (фиг. 3) с контактными площадками 19, 20, 21 (фиг. 1).

Параллельная ориентация между собой всех

МОП тензотранзисторов 5, 6, 7, 8 в направлении (110) позволяет разместить интегральную схему 4 на всей площади мембраны 3 и значительно уменьшить ее диаметр. При этом площадь, занимаемая каждым из этих тензотранзисторов, остается такой же как и в известном преобразователе, а так как каждое плечо полумоста Уитстона содержит по два запараллельных МОП тензотранзистора, которые размещены на противоположных краях мембраны, то смещение интегральной схемы

4 к какому-нибудь краю мембраны 3 практически не влияет на величину выходного сигнала преобразователя, так как при этом один из

МОП тензотранзисторов смещается в область с меньшей радиальной деформацией, а другой — в область с большей. Суммарное же изменение величины тока, проходящего через них, остается практически неизменным.

1О Таким образом, необходимость в точном совмещении центра предлагаемой интегральной схемы с центром мембраны уменьшается.

15 Формула изобретения

Интегральный преобразователь давлений, содержащий упругую кремниевую мембрану с интегральной схемой полумоста Уитстона, пле20 чи которого составлены двумя запараллельными МОП тензотранзисторами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем в интегральной схеме полумоста Уитстона МОП тензотранзи25 сторы ориентированы параллельно один другому и выполнены с каналами р-типа проводимости, а запараллельные МОП тензотранзисторы каждого плеча полумоста Уитстона расположены на противоположных краях мем30 браны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Mesures-September, м., 37, № 9, стр, 89—

93, 1972 г,, ст. Evolution et application des

35 transducterns Piezo FET"G Nuzillat.

2. Transactions on Biomedical Engineering

ВМЕ-20, № 2, 1973 г., рр. 101 — 109.

353498

2О (б моиг 2 (г///

Фиг.w

Составитель А. Новиков

Корректор Н. Аук

Техред А. Камышникова

Редактор Н. Петрова

Заказ 1850/4 Изд. № 11 Тираж 1106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2