Тензометрический преобразователь давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 9 у 0 01 Ь 9/04 фМ Н ЕЛЬСТ ьн противле с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ 21) 4 51302/24-10(56) Авторское свидетельство СССР В 800742, кл, О 01 Ь 9/04, 1981.Авторское свидетельство СССР В 196705, кл. С 01 Ь 9/04, 1983. (54) ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение технологичности и упрощение конструкции преобразователя. Измеряемое давление воздействует на мембрану со стороны, противоположнойпланарной. В мембране возникают напряжения и деформации. Тензорезисторы воспринимают деформации и их сопротивление изменяется пропорционално измеряемому давлению. Так как сопротивление тензорезисторов В, и Вувеличиваются, тензорезисторов ВйВ уменьшаются с увеличением давления а тензорезисторы соедине ы вмостовую схему, то на выходе схемыформируется выходной сигнал, пропорциональный сумме изменений соний отдельных тензорезисторов. Приизменении температуры окружающейсреды терморезистор также изменяетсвое сопротивление. 2 ил.Изобретение относится к измерительой технике, в частности к интегральым тенэопреобразователям, предназнаенным для использования в различныхбластях науки и техники, связанныхс измерением давления.Цель изобретения - йовышение технологичности и упрощение конструкциипреобразователя. 10На Фиг. 1 схематично изображенпредлагаемый преобразователь давления; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1,Преобразователь давления представляет собой монокристалл кремния, в 15котором способом анизотропного травления выполнена квадратная мембрана 1за одно целое с опорным основанием 2.Плоскость мембраны совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны мембраны ориентированы вдоль взаимно перпендику-;лярных направлений (110) и (1 ГО),тензорезисторы Б 15 Б 2 Бчъ БФР р-типапроводимости сформированы диффузией 25бора и расположены в периферийныхобластях мембраны, причем тензорезисторы с одинаковым знаком чувствительности расположены у противоположных сторон мембраны. Например, тен.зорезисторы В, и Бэ увеличиваются сувеличением давления. Для соединениятензорезисторов в замкнутую мостовуюсхему используются высоколегированные соединительные области 3,35Контактные площадки 4 выполненыиз алюминия. Контактные площадки припомощи гибких выводов соединены систочником напряжения и регистрато-,ром (не показаны). Терморезистор 5 40выполнен в виде трехполоскового меандра в связи с тем, что однополосковый резистор не удовлетворяет номиналу, а двухполосковый и четырехполосковый имеют большой разброс из-эавозможного несовмещения реэистивныхи соединительных слоев фотошаблоновТермореэистор расположен. в одном иэуглов прямоугольной мембраны для того чтобы и еть по костью замкнутый 50мост с односторонним расположениемсоединительных областей,Резистивные полоски 6 направленывдоль направления (110). Реэистивныеполоски соединены между собой перемычками 7, причем одна иэ реэистивных полосок и соединенная с ней перемычка расположены на периферии мембраны и касаются границы 8 раздела мембраны и опорного основания, Вследствие симметричности характеристикимембраны тензорезистор может бытьрасположен в любом иэ углов мембраны,Но при этом необходимо соблюдать условие, чтобы одна из резистивных полосок и соединенная с ней перемычкаРыли расположены на периферии мембраны и опорного основания.Длина меандра определяется в соответствии с предлагаемым соотношением,Преобразователь давления работаетследующим образом,Измеряемое давление воздействуетна мембрану со стороны, противоположной планарной, В мембране возникаютнапряжения и деформации. Тензорези-.сторы воспринимают деформации и ихсопротивление изменяется пропорционально измеряемому давлению, Причемтак как сопротивления тензорезисторов В и Б э увеличиваются, тенэорезисторов Би Буменьшаются с увели"чением давления, а тензорезисторысоединены в мостовую схему, то навыходе схемы формируется выходнойсигнал, пропорциональный сумме изменений сопротивлений отдельных тензорезисторов. При изменении температурыокружающей среды терморезистор такжеизменяет свое сопротивление.Технико-зкономическим преимуществом предлагаемого решения являетсяповышение технологичности за счетупрощения изготовления фотооригиналови упрощения расчета топологии, а также возможность выполнения высокоомного терморезистора.Формула и э о б р е т е н и яТензометрический преобразователь давления, содержащий квадратную мемб" рану из монокристаллического кремния и-типа проводимости, выполненную за одно целое с опорным основанием, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений (110), расположенные в периферийных областях мембраны тензореэисторы р-типа проводимости, соединенные в мостовую схему, и термореэистор р-типа провоДимости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения конструкции, в нем термореэистор выполнен вз139407 виде меандра, расположенного в одном из углов мембраны вдоль одного из направлений (110,.причем одна из резисторных полосок меандра и соединен 5 ная с ней; перемычка расположены на границе раздела мембраны и опорного Составитель О. СлюсаТехред М.Дидык ректор Г. Решетн Редактор Н. Тупица Тираж 847Государственногелам изобретенийосква, Ж, Рауш Подписнокомитета С открытий 4/5 кая кое предприятие, г. Ужгород оектнея,аказ 2212/38 ВНИИПИ по д 113035, Мроизводственно-полигр 44основания, а длина меандра удовлетворяет следчюшему соотношению;Ь = 8608(С + 13 мкм, где Б - ширина резистивной полоскитерморезистора;С - длина стороны мембраны.