Устройство для ввода цифровой информации

(56) 1. АвМ 563672,2. Патекл. С 06 Ртотип),о СССР7,орское свидл. 0 06 РтСША 9 403/00, опубл етельс /02, 1 2640, ик, 19 так про ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ЦИФРОИНФОРМАЦИИ, содержащее чувствиьный элемент в виде контактного да с механизмом передачи давленияго, о т л и ч а ю щ е е с ячто, с целью повышения надежносботы, между полупроводниковымаллом и проводящей пленкой попроводящий шарик, обеспечиваю- совпадение рабочей площади контного диода с площадью приложеусилия,Изобретение относится к обработкеинформации и может быть использованов ЭВМ, калькуляторах и устройствахуправления,Известно бесконтактное коммутационное устройство, содержащее .тензочувствительный элемент и систему передачи давления на него с ограничителем усилия. Тензочувствительный элемент образован пленочным диодом наоснове кремния, на который напыленаметаЛлическая пленка иэ .молибдена,вольфрама, титана или алюминия. Концентратор усилия со сферической рабочей поверхностью изготовлен иэ корун-.да, рубина, сапфира или алмаза. Максимальная величина усилия ограничивается величиной свободного перемещения толкателя концентратора усилий Г 13.Недостатком данного устройстваявляется низкий ресурс иэ-за истирания пленки и недостаточной механической стойкости пленочного диода.Известно устройство для ввода цифровой информации, содержащее чувствительный элемент в виде контактного диода с механизмом передачи давления на него 21.Однако известное устройство в процессе работы со временем меняет своиэлектрические параметры, что снижаетнадежность его работы,Целью изобретения является повышение нацежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее чувст- З 5вительный элемент в виде контактногодиода с механизмом передачи давленияна него, между полупроводниковымкристаллом и проводящей пленкой помещен проводящий шарик, обеспечивающий совпадение рабочей площади контактного диода с площадью приложенияусилия. 10 Усилие, например, Человеческогопальца прикладывают к пленочному толкателю 7, который передает его через концентратор 2 на кристалл 1. В результате приложения усилия меняется проводимость контактного диода, образованного концентратором 2 и кристаллом 1, что приводит к появлению полезного сигнала на резисторе 14.Ограничение усилия обеспечивается Формой и размерами дополнительного 60 отверстия 9 в прокладке 5, котороеопределяет глубину проникновения пальца и пленочного толкателя 7 при упоре пальца в прокладку 5, Вместо человеческого пальца может быть ис пользован любой эластичный материал На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит полупроводниковый кристалл 1, который в сочетании, например, со сферическим ъйталлическим концентратором 2 усилия образует контактный тензодиод с площадью контакта, совпадающей с площадью приложения усилияКристалл 1 кремния закреплен на основании 3, выполненном, например, из фольгированного металлом диэлектрика, на ко. тором не только закреплены кристалл и элементы коммутационного устройст ва, но и оно служит для подачи потенциала на полупроводник. Прокладки 4 - 6 служат для крепления кон. - центратора усилия и в сочетании с фольгированной металлом пленкой 7 пленочный толкатель 1 обеспечивают как передачу на концентратор усилия и потенциала, как и для ограничения величины максимально возможного давления.Тензочувствительным элементом предложенного устройства является контактный диод, образованный токо- проводящим концентратором 2 и полупроводниковым кристаллом 1. Механическая система передачи усилия на концентратор с ограничителем хода толкателя, заключенные в корпус, включают металлиэированную пленку толкателя 7 и прокладку 5 с отверстиями 8 и 9, Металлизированный пленочный толкатель 7 расположен на прокладке 5,.из диэлектрического материала, толщина которой равна высоте концентратора 2 усилия. В прокладке 5 выполнено отверстие 8, в котором размещен концентратор 2.Ограничитель усилия пленочного толкателя 7 выполнен в виде прокладки 5 с дополнительным отверстием 9, сопряженным с отверстием 8, в котором размещен концентратор 2, и расширяющимся по направлению к толкателю 7. Дополнительное отверстие 9 в прокладке 5 ограничителя усилия имеет в плоскости соприкосновения с пленочным толкателем 7 размер, не превышающий 10 мм. Зона 10 сопряжения дополнительного отверстия 9 с отверстием 8, в котором размещен концентратор 2, расположена по отношению к толкателю 7 на расстоянии не более 2/3 высоты концентратора 2.На устройство подается напряжение от источника 11 питания, положительный полюс 12 которого соединен с полупроводниковым кристаллом 1, а отрицательный полюс 13 - с пленочным толкателем 7, Полезный сигнал в результате срабатывания коммутационного устройства выделяется на резисторе 14. Приложение обратного напряжения к контактному диоду коммутационного устройства обеспечивает его работу на обратной (отрицательной ) ветви вольт-амперной характеристики.Устройство работает следующим образом.Заказ 2 б 73/45 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, Ъ/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 со свойствами, близкими к механическим свойствам подушечки человеческого пальца.Поскольку в устройстве обеспечен постоянный контакт концентратора 2 с полупроводниковой пластиной 1, то 5 прилагаемое усилие, увеличивая площадь контакта, тем самым автоматически увеличивает площадь приложения усилия к кристаллу, Таким образом, при любых усилиях, меньших усилий 10 разрушения, площадь образованного контактного диода и площадь приложения усилия всегда автоматически сов-, падают. При этом происходит изменение рабочего тока в каждой точке контакта во всем диапазоне прикладываемых усилий.Материал концентратора 2 выбирают таким, чтобы предел текучести был, с одной стороны, выше нагрузок, необходимых для получения тенэоэффекта в кристалле (для кремния, например, выше 2000 н/мм ), а с другой стороны ниже нагрузок, разрушающих кристалл (для кремния, например, меньше25 13000 н/мм). Материалом концентратора может быть, например, карбид вольфрама типа ВК.Размер дополнительного отверстия 9 в плоскости его соприкосновения с толкателем 7 выбирают не превышающим ,10 мм, так как при больших размерах на кристалле и концентраторе (в случае практически приемлемых размеров устройств ) возникают усилия, приводящие к их разрушению. Эти же обстоятельства предопределяют расположение зоны 10 сопряжения дополнительного отверстия 9 с отверстием 8 на расстоянии не боле 2/3 высоты концентратора, а также надежную фиксацию концентратора в отверстии 8.Наличие контактного диода, в котором плойадь образованного диода всегда совпадает с плошадью, к которой прикладывается усилие, повышает ресурс обрабатываний устройства, резко увеличивает тензочувствительность и термомеханическую стойкость, обеспечивая возможность работы на малых усилияхПовышение тенэочувствительности связано с тем, что на всей плошади контактного диода усилие прикладывается непосредственно к зоне контакта металл-полупроводник (тенэочувствительной зоне ), тогда как во всех случаях известных устройств между плоскостью (поверхностью ) приложения усилия и тенэочувствительной зоной обязательно присутствует демпфирующий элемент. Практически ресурс предлагаемого устройства определяется ресурсом контактного диода, образованного концентратором и .кристаллом. Это позволяет получать необходимую величину Полезного сигнала при значительно меньших усилиях, чем при усилиях, необходимых для получения тех же сигналов на пленочных тенэодиодах.