Интегральный преобразователь давления

СОЮЗ ССЕЕ тСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9/О 51) 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(56) АвторскоеУ 1425487, кл. 10 ореэист которог юп. 11 38 ов и В.Д. Еськин идетельство СССР 01 Ь 9/04, 1987. И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ й преобразователь,быть использован дляния с повышенной точействии нестационарПри воздействии неста атуры на преобразогГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Интегральньдавления можетизмерения давленостью при воздных температур.ционарной темпе выполнен в виде четырех идентичныхчастей, расположенных в углах мембраны 1, точность температурной компенсации будет существенно выше, т.к. терморезистор более равномерно воспринимает температуру. Резистивные полоскитерморезистора должны находиться награнице раздела мембраны и опорногооснования, т.к. при их удалении отнее ухудшаются условия для повышениячувствительности преобразователя. Повышается также технологичность, т.к;нет необходимости при расчете топологии в введении дополнительных уловых координат. 2 ил.Изобретение относится к из срц -тельной технике, в частности к ццтегральцыл 1 тецзопреобразователям, предцазцачсццьм для использования ц различных областях цауки и техники,связанных с измерением давления,Целью изобретения является повышение технологичности, упрощение конструкции прц воздействии нестациоцарцой 10температуры измеряемой среды.На фиг. 1 и 2 схематично изображенинтегральный преобразователь давления.Интегральный преобразователь давления представляет собой моцокрцсталл кремния, в котором способом ациэотропцого травления выполнена квадратная мембрана 1 за одно целое сопорным основанием 2, Плоскость мембраны совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны мембраны ориентированы вдольвзаимно перпендикулярных направпеций(110) ц (110). Тецзорезисторы К 1, К 2,КЗ, К 4 р-типа про одимости сфор.а рованы диффузией бора и расположены впериферцицых областях мембраны, причем тецзорезисторы с одинаковым знаком чувствительности расположены упротивоположных сторон мембраны. Поверхностцое сопротивление тецэорезисторов 100 Ом/квадрат. Дпя соединения тецзорезисторов в замкнутую мостовую схему используются высоколегированные соединительные области 3 с поверхностным сопротивлением 11 Ом/квадрат. контактные площадки 4 выполненыиз алюминия. Контактные площадки припомощи гибких выводой соединены с источником цапряжецця и резистором ,ца 40фиг. 1, 2 це показаны).Терморезистор 5 выполнен в виде,двух соединенных между собой взаимноперпендикулярных резистивцых полосок6 и 7, расположенных в одном из угловмембраны вдоль одного из направлений110), причем резистивные полоскикасаются границы раздела мембраныи опорного основания. Терморезцсторрасположен в одном из углов мембраны50для того, чтобы иметь полностью замкнутый мост с односторонним расположением соединительных областей. Поверхностное сопротивление тенэорезистора1000 Ом/квадрат.Форла ц размеры реэистивцых полосок идентичны друг другу.С целю повышения точности температурной колцецсациц прц воздействци цестапиоцарцой температуры измеряемой среды терморезистор может бытьвыполнен в виде четырех идентичныхчастей, расположенных во всех четырехуглах л 1 ел 1 брацы и соединенных междусобой высоколегироваццыми перемычками,фиг. 1),Интегральный преобразователь давления работает следующим образом.Измеряемое давление воздействуетна мембрану со стороны, противоположной плацарной. В мембране возникаютнапряжения и деформации. Тензорезисторы воспринимают деформации и ихсопротивление меняется пропорционально измеряемому давлению. Причем, таккак сопротивление тензорезисторов К 1и К 3 увеличиваются, а тензорезисторовК 2 и К 4 уменьшаются с увеличением,давления, при этом тензорезисторы соединены в мостовую схему, то на выходесхемы формируется выходной сигнал,пропорциональный сумме измерений сопротивлений отдельных тензореэисторов.При изменении температуры окружающейсреды терморезистор также изменитсвое сопротивление. Включением терморезистора параллельно выходнойдиагонали моста можно добиться компенсации изменения выходного сигналаот температуры.Для большей точности компенсации изменения выходного сигнала могут быть использованы дополнительные подстрацваемые резисторы, включенные параллельно и последовательно терморезистору (ца фиг. 1, 2 не показаны)При воздействии нестационарной темпе-.ратуры измеряемой среды на преобразователь давления,у которого терморезистор выполнен в виде четырех идентичных частей, расположенных в углах мембраны, точность температурной компенсации будет существенно выше, так как терморезистор, состоящий из четырех идентичных частей,распределенных равномерно и симмет-, рично на поверхности мембраны, более точно воспринимает температуру измеряемой среды.Сопротивление терморезисторов определяется в основном сопротивлением резистивных полосок, так как их поверхностное сопротивление примерно в 100 раз больше поверхностного сопротивления резистивных перемычек.5 15150 Реэистивные полоски должны касаться границы раздела мембраны и опорного основания, так как, если они будут находиться дальше от границы, ухудшатся условия для повышения чувствительности преобразователя из-за необходимости окисления большей поверхности мембраны. Если же терморезистор будет больше смещен в сторо О ну опорного основания, то условия восприятия температурной измеряемой среды терморезистором, особенно при воздействии нестационарной температуры измеряемой среды, ухудшатся 15 из-за существенно большей толщины опорного основания по сравнению с, толщиной мембраны. Поскольку терморезистор выполнен 20 в виде двух взаимно перпендикулярных резистивных полосок, расположенных , в одном из углов мембраны вдоль одного из направлений (110), то при расчете топологии нет необходимости вве дения дополнительных угловых координат. Точность выполнения координат терморезистора повышается также за счет того, что при выполнении фотооригинала на координатографе терморезис- ЗО . тор и тензореэистор выполняются при их одинаковом угловом располо жении. 82 6Формула изобретения1. Интегральный преобразователь ,давления, содержащий квадратную мембрану из монокристаллического кремния п-типа, выполненную за одно целое с основанием, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикулярных направлений (110), расположенные в периФерийных областях мембраны тензорезисторы р-типа проводимости,соединенные в мостовую схему, и терморезистор р-типа проводимости, выполненный в виде двух соединенных между собой взаимно перпендикулярных резистивных полосок, расположенных в одном из углов мембраны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности и упрощения конструкции, резпстивные полоски расположены на границе раздела мембраны и основания.2. Преобразователь давления по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности при воздействии нестационарной температуры измеряемой среды, в него введены три дополнительных терморезпстора, расположенных идентично первому, соответственно каждый в других трех углах мембраны.