Полупроводниковое измерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (11) 1) 4 С 01 1. 1/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 3 Щ л ЬЭКД:,;. К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ(46) 30.07,86. Бюл. Р 28 (71) Научно-исследовательский и кон структорский институт испытательных машин, приборов и средств измерения масс(56) Авторское свидетельство СССР Р 922545, кл. С 01 1. 1/22.Патент США В 3329023, кл. 73-398 1964.(57) Изобретение может быть использовано при создании полупроводниковыхгибридных тензорезисторных датчикови позволяет повысить точность и чувствительность устройства. На подложке 1 расположен монолитный мост 2 изтензорезисторов К-К в форме полойквадратной рамки, соединенной черезперемычки 3 с контактными площадками 4. Размещение рамки над пазом 5,выполненным на всю ширину подложки1 перпендикулярно оси приложениянагрузки, и ее малая масса обеспечивают малую механическую жесткостьмоста 2, облегчающую точную передачу деформаций от упругого элементак тензорезисторам. Изменение сопротивлений тензорезисторов при воздействии измеряемого параметра вызываетизменение выходного сигнала мостовойсхемы, по величине которого судят овеличине нагрузки. Подложка 1 и мост2 выполнены из полупроводниковогоматериала разных типов проводимости.2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании полупроводниковых гибриднык тензорезисторных датчиков силы, давления, ускорения и других механических параметров.Целью изобретения является повыше ние точности и чувствительности.На фиг,1 изображено полупроводниковое измерительное устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, с нанесенной диэлектрической массой.Чувствительный элемент содержит подложку 1, например, из крепления и-типа проводимости, на верхней плоскости которой расположен монолитный мост 2, состоящий из тензорезисторов К - К из кремния р -типа проводи 1 Чмости, ориентированных в кристаллографических направлениях 11103 и 11103. Мост тензорезисторов 2 в форме полой квадратной рамки монолитно соединен с перемычками 3, изготовленными из того же типа кремния и монолитно соединенными с контактными площадками 4, которые атомарно соединены с подложкой 1. Мост тензорезисторов 2 с перемычками 3 расположены симметрично продольной 00 и поперечной 0 0 осям подложки 1 над пазом 5, сформированным в подложке 2. Глубина паза 5 составляет 0,05-0,1 толщины Н подложки 1. Паз 5 выполнен на всю ширину В подложки 1 и симметричен оси 0 0 . Контактные площадки 4 расположены на жестких частях 6 подложки 1 и попарно симметрично относительно осей 00 и 0 О , На мост тензорезисторов 2, перемычки 3 и в объем паза 5, расположенный под мостом и перемычками, нанесена теплоотводящая диэлектрическая масса 7, например, из кремнийорганического вазелина.Чувствительный элемент работает следующим образом.При воздействии на упругий элемент (не показан) измеряемого параметра, например силы, упругий элемент деформируется. На упругом элементе тем или иным способом (пайкой, сваркой, наклейкой и т.п.) закрепляется чувствительный элемент. Следовательно, при деформации упругого элемента также деформируется и чувствительный элемент, в результате чего тензорезисторы К, и К , например, растягиваются, а К и К сжимаются. Изменение сопротивлений тензорезисторов обусловливает изменение выходного сигнала мостовой схемы, и по выходному сигналу судят о величине измеряемого усилия.Современные технологические возможности позволяют изготовить предлагаемый чувствительный элемент в микроминиатюрном исполнении, при этом оптимальные габариты подложки составляют Зх 1 х 0,1 мм, а тензорезистора 0,1 х 0,01 х 0,001 мм. Малая масса моста тензорезисторов, выполненного в форме квадратной рамки, свободно расположенной над пазом в подложке, обеспечивает малую механическую жесткость моста тензорезисторов, что облегчает точную передачу деформаций от упругого элемента к тензорезисторам и тем самым позволяет повысить точность преобразования, а также их чувствительность к измеряемой деформации по сравнению с известным преобразователем. формула изобретения Полупроводниковое измерительное устройство, содержащее подложку из полупроводникового материала одного типа проводимости и монолитный полупроводниковый мост тензорезисторов в форме квадратной рамки с контактными площадками другого типа проводимости, сторона которой ориентирована вдоль оси приложения нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены четыре перемычки, жестко соединенные одними концами с контактными площадками квадратной рамки, выполненной полой, а другими концами - с краями паза, выполненного в подложке перпендикулярно оси приложения нагрузки на всю ее ширину, при этом перемычки выполнены из материала квадратной рамки,С. Шекмар Корр актор Л.Веселовск аказ 4114/40 дписное Проектная,оизводственно-полиграфическое предприятие, г ород ВНИИПИ Гпо дел 113035,Тираж 778 сударственного м изобретений Москва, Ж,омитета ССоткрытийушская наб