Интегральный преобразователь давления

(57) Изобретение отной технике и можетизмерения давления тельностью и по ющего напряже стаительности Это достигаетс располагаются н в зоне максима ресечении бисс ширину мембра ленным соотно ванной области выбирают 0,16 -46и В,В,По ен ельство СССР9/04, 1983,ГЙ ПРЕОБРАЗОВАительно для вствиосится к изм ыть использо повышенной ну и ширибраны неияа;Ь 2 Ь 5 для Как показываюну (сторон 3) прямобходимо выбиратдля защемленнойспертой,При этом наиачению изгибаюна контуре в сеасти ны.Эти же расчебольший прогиб т расчеты длиоугольной мемиз соотношено контуру и а абсолютному ты получаютнных сторон ольшие пощие момерединах дл эн СЯ пл зывают, что наибающие моменты ты и и из ГОСУДАР СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в области приборостроения, в частности при изготовлении полупроводниковых элементов мембранного типа.Цель изобретения - повышение чувствительности и уменьшение габаритов интегральногоо полупроводникового преобразователя давления.На фиг. 1 представлена полупроводниковая мембрана и расположение тензорезисторов (вид сверху); на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1 (глубина легированной области тенэореэ,исто ров),Интегральный полупроводниковый преобразователь давления состоит из совпада-. ющей с кристаллографической плоскостью (100), прямоугольной мембраны 1, на которой расположены тензорезисторы 2 р-типа проводимости глубиной до 0,16-0,2 от толщины, например, тонкой меньше 50 мкм мембраны 1. Стороны 3 мембраны 1 ориентированы вдоль взаимно перпендикуляр. ных направлений семейства110 , Два ниженной величиной питания. Цель - повышение чуви уменьшение габаритов, я тем, что тенэорезисторы а прямоугольной мембране льных напряжений на пеектрис. При этом длину и ны выбирают по представшениям, а глубину легирокаждого тензореэистора 0,2 от толщины мембраны.. тензорезистора 2 Я 1, Я 1 расположены в середине длинных сторон, а два тензореэистора 2 Яг, Яг - в зоне пересечения биссектрис (пунктирная линия), так как проведенные исследования напряженного состояния шарнирноопертых и жестко защемленных по сторонам 3 прямоугольных слабо анизотропных мембран при равномерно распределенной нагрузке показывают, что в зоне пересечения биссектрис напряжения на 5-10больше, чем в центре, Тензорезисторы соединены в мостовую схему.Составитель О,СлюсаревТехред М.Моргентал Корректор Н.Корол Фиг 1едактор С.Лисина Тираж 4 б 7 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 3887 ВНИИП оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж 1 од, ул. Гагарина имеют место уже при - = 1,75, а при = 2а, ав вимеет место незначительное их увеличение,которое сравнимо со значением прогиба изгибающих момейтов (напряжений) привДальнейшее сравнение относительныхвеличин прогиба, изгибающих моментов показывает, что в случае пластинки с весьмавытянутым прямоугольным контуром прогиб вследствие заделки по контуру уменьшается в пять раз, а механическиенапряжения (изгибающие моменты), наприамер, для = 1,5 при заделке краев уменьвшаются примерно на 7 О,Интегральный преобразователь работает следующим образом,Давление (например, газа, жидкостии т.д.) от равномерно распределенной нагрузки р, действующей на мембрану 1, и врезультате деформации (напряжений) в зо, не тензорезисторов 2 мембраны, изменяется сопротивление тензорезисторов Я 1 Я 1Й 2 Й 2 и на выходе с моста (не показан) изменяется выходное напряжение. Чем большемеханическое напряжение в мембране 1,тем сильнее сигнал (ток) и поэтому отпадаетнеобходимость в мощных вторичных прибо.рах по усилению сигнала.В преобразователе тензорезисторы Я 2й 2 имеют увеличение напряжения на 5-10%,а также на 21-14 О увеличение напряжениядля всех тензорезисторов, располагаемых вортотропной мембране,Увеличение на 20 О нагрузки на мембрану, в которой тензорезисторы расположены в зоне максимальных напряжений, может увеличить электрический сигнал в 2,4 5 раза, Поэтому увеличение суммарного напряжения на 31 за счет учета анизотропии мембраны ведет к увеличению электрического сигнала на выходе в 2,4 раза при той же начальной нагрузке. Это обеспечивает 10 повышение чувствительности при ограничении габаритов преобразователя, что позволяет снизить питание напряжения и увеличить срок работы преобразователя,Формула изобретения 15.Интегральный преобразователь давления, содержащий прямоугольную полупроводниковую мембрану, защемленную по контуру, и диффузионные тензорезисторы одного типа проводимости, сформирован ные на мембране с ориентацией вдоль длинных сторон мембраны и включенные по мостовой схеме, причем два тенэорезистора, включенные в противоположные плечи моста размещены на периферии мембраны 25 на линии, проходящей через середину еедлинных сторон, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и уменьшения габаритов, в нем два других тензорезистора расположены соответст венно каждый в зоне пересечения биссектрис углов мембраны, причем глубина легированной области тенэорезисторов составляет 0,16-0,2 от толщины мембраны, а отношение слинной стороны а мембраны к 35 короткой сгороне Ь выбрано из условияа;Ь 2.