Чувствительный элемент мембранного датчика давления
Патент 972280
Авторы
Чувствительный элемент мембранного датчика давления
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ („)972280
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 0606.80 (21) 2939566/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл з
G01 L9/04
G 0l 1. 1/22
Государственный комитет
Опубликовано 07.11.82. Бюллетень №41
Дата опубликования описания 17.11.82 ло делам изобретений и открытий (53) УДК 531.787 (088.8) А. Ф. Худышев, А. P. Лепорский, Н. В. Косичкин, А. А. Цывин, М. М. Парфенов и Л. M. Кузнецов
Ф,Ъ. (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МЕМБРАННОГО
ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, при измерении давления.
Известны полупроводниковые датчики давления, содержащие корпус, выполненный за одно целое с мембраной, в центральной 5 части которой расположены два тензорезистора р- и п-типов, составляющие половину моста схемы датчика (1) .
Недостатком такого датчика является то, что тензорезисторы р- и п-типов выполняются дискретно, не из одного полупроводникового кристалла и требуют дополнительного специального подбора в мосты. Дискретность выполнения тензорезисторов, хрупкость и малые габариты также затрудняют их установку и монтаж на мембране, 15 а при создании миниатюрных датчиков такая возможность практически исключается.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является чувствительный элемент мембранного датчика давления, содержащий тензорезисторы и контактные площадки, изготовленные из единого полупроводникового кристалла в форме двух параллельных полос, объединенных на концах перемычками, причем каждая из полос разделена контактными площадками на части (2) .
Недостаток чувствительного элемента— низкая точность измерений, вызванная большой величиной температурного дрейфа нулевого сигнала, а также существенной нелинейностью выходного сигнала, обусловленная одновременным наличием протяженной формы чувствительного элемента, вытянутого вдоль диаметра мембраны и совпадающего с ним по длине, и зависимостью сопротивления и тензочувствительности тензорезисторов от температуры.
Цель изобретения — повышение точности измерений, за счет уменьшения температурного дрейфа нуля.
Указанная цель достигается тем, что в чувствительном элементе мембранного датчика, содержащем полупроводниковые тензорезисторы, выполненные в виде двух параллельных полос, концы которых соединены перемычками, причем каждая из полос разделена контактными площадками на части, смежные части полос с прилегающими к ним частями .контактных площадок выполнены разного типа проводимости, а переход меж972280
Формула изобретения
Puz. 1
ВНИИПИ Заказ 7669/29 Тираж 887 Подписное
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ду ними зашунтирован введенными в устройство омическими контактами.
На фиг. 1 изображен чувствительный элемент мембранного датчика давления; на фиг. 2 — увеличенное изображение контактных площадок.
Чувствительный элемент мембранного датчика давления содержит центральные тензорезисторы 1, прилегающие к ним части контактных площадок 2, например из р-типа проводимости и крайние тензорезисторы 3 и прилегающие к ним части контактных площадок 2 и-типа проводимости, изготовленные из одного кристалла полупроводника, например, кремния, в форме вытянутой рамки, лежащей, например в плоскости изотропии, и омические контакты 4, например из алюминия, расположенные на контактных площадках и перекрывающие области р- и п-типов проводимости. Возможно выполнение конструкции с изменением типа проводимости на противоположный.
Чувствительный" элемент может быть снабжен изолирующей подложкой, например из стекла,.(.не.,показана) . е х ;1 . â ..
УстЩЩ76Р»,.Рг отает следУющим обРазом.
;@Фд4ФЫдей гвием давления мембрана и связанный...с ней- чувствительный элемент деформируются, при этом центральные тензорезисторы 1 р-типа, например увеличивают свое сопротивление, а крайние тензорезисторы 3 п-типа уменьшают свое сопротивление на ту же величину. Величины приращений сопротивлений для центральных и крайних тензорезисторов приближаются при уменьшении длины (базы) чувствительного элемента.
В результате на выходной диагонали моста появляется электрический сигнал, пропорциональный величине измеряемого давления. Омические контакты 4, располагаясь на контактных площадках 2, перекрывают области р и п проводимости и сами р-п переходы, что исключает влияние последних на работу мостовой схемы.
Таким образом, использование чувствительного элемента позволяет уменьшить длину чувствительного элемента и, тем самым, уменьшить градиент температур между центральными и крайними тензорезисторами. В этом случае условия теплоотвода, температура и температурные приращения сопротивлений и тензочувствительности для всех тензорезисторов выравниваются, что обуславливает уменьшение температурного дрейфа нуля и повышение линейности выходного сигнала и, соответственно, повышает точность измерений.
2О
Чувствительный элемент мембранного датчика давления, содержащий полупроводниковые тензорезисторы, выполненные в виде двух параллельных полос, концы которых соединены перемычками, причем каждая из
2s полос разделена контактными площадками на части, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения температурного дрейфа нуля, смежные части полос с прилегающими к ним частями контактных площадок выполнены разного типа проводимости, а переход между ними зашунтирован введенными в устройство омическими контактами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Осипович Л. А. Датчики физических величин. М., «Машиностроение», 1979, с. 104
2. Авторское свидетельство СССР № 577852, кл. G Ol В 7/18, 1977 (прототип).