Интегральный тензопреобразователь

тия выходного сигнала с мостовой схемы; К 1, Р 3 - резистивные участки тензорезйсторов Й и Кс положительной чувствительностью; К, К 1. резистивные участки тензорезисторов Ки Р.с отрицательной чувстви" тельностью. Х - короткая ось прямоугольной мембраны, У - длинная ось прямоугольной мембраны, аМ, Ь,ц - ширина и длина мембраны соответственно.Тензометрический преобразователь содержит упругий элемент 1 из кремния п-типа марки 1(ЭФ,5 и ориентации 15 (001). В упругом элементе 1 анизотропным травлением кремния сформирована мембрана 2 прямоугольной Формы. Отношение ширины аМ прямоугольника к его длине Ьи выбрано равным 0,6 изаминтервала -- = 0 58-0 62, ОтношеЬМние= О,б является оптимальнымамЬиэ условия обеспечения в центре мемб раны максимальной разности продольных 01 и поперечных 60 напряжений, которая рауна 65 омйкб 5 уО ( 10Ъм0,046 -- и. На поверхности мембм 30 раны 2 методами полупроводниковой технологии (диффузией или ионным легированием) сформированы тензорезисторы К- Р р-типа проводимости, соединенные между собой в полную мостовую схему. Тензорезисторы35 К 1 и К состоят каждый из трех1 равных резистивных участков К и Кв тенэорезисторы Р. и К - из уча 1стков К и К. Резистивные уча 40 стки Р, и К,1 расположены соответственно на длинной оси У у периферии 2. мембраны 2, вдоль длинной оси У вблизи центра мембраны и вдоль короткой оси Х у периферии 3 мембраны (Фиг.1), Резистивны участ 1ки К и Р расположены соответст 1венно перпендикулярно короткой оси Х у периферии 3 мембраны 2. вдоль короткой оси Х вблизи центра мембраны50 и перпендикулярно длинной оси У у периферии 3 мембраны 2 (Фиг,1). РеФ (1 ф зистивные участки К - К и К - К каждого тенэорезистора последовательно соединены друг с другом токоведущими коммуникационными дорожками 4. Для подключения источника питания на поверхности мембраны сформированы методом вакуумного напыления контактные площадки 5 и 6, а для снятия выходного сигнала - контактные площадки 7 и 8Интегральный тензопреобразователь работает следующим образом.Иеханические напряжения (дефор-. мации), возникающие в мембране 2, например, под действием давления вызывают в резистивных участках К и К тензорезисторов К 1 и К деформацию растяжения, в результате чего величины их сопротивлений увеличиваются (имеют положительную чувствительность) В резистивных участках Ки Ктенторов Ри Кф возникают деФормации сжатия, в результате чего величины их сопротивлений уменьшаются (имеют отрицательную чувствительность), На периферии 3 мембраны 2 вдоль короткой оси Х будут действовать продольные напряжения 5а= - 0,49 -- ц и поперечные напмамряжения= - 0,09 , - с 1НаЬм периферии 3 мембраны вдоль длинной оси У будут действовать продольныеЪм напряжения (;) = - 0,012 ви иЬ поперечные напряжения С= - 0,064 Ьм-т и. В центре мембраны 2 будет Ъчдействовать разность напряженийЬ 2Ьб = 0,046 Ь Ч. При возникновеМнии в мембране 2 механических напря жений суммарные относительные изменения сопротивлений резистивных участков тенэорезисторов К и Кравлны ио величине: 8 р = О = + + 0,065 ц -с 1, а суммарные отномсительные изменения сопротивлений резистивных участков тензорезисторов К и Й равны по величине: р = 30 06 -ф- .с 1И ЬмЧувствительность же мостовой схемы тензопреобраэователя с прямоугольноймембраной будет равна: Я 0 12 и -фф 4%ЬзФДля тенэопреобраэователя с квадратной мембраной (когда Ьа ) чувстФ М вительность мостоВой схемы будет равл аи на: Б = О,1 ц 4 Ь,т.е. чувствиМ167 Составитель Н.ВовчукРедактор А.Кондрахина Техред А.ЕравчУХ Корректор Л.Патай Заказ 3152 . Тираж 337 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тельность тенэопреобразователя с прямоугольной мембраной в 1,2 раза выше, чем у тензопреобразователя с квадратной мембраной. Изменение сопротивлений тензореэисторов, вызванное деформацией, преобразуется в в изменение электрического напряжения, которое снимается с контактных площадок 7 и 8 при подключении им источника питания к контактным площадкам 5 и 6.Формула изобретенияИнтегральный тенэопреобраэователь содержащий профилированный упругийэлемент из кремния и-типа с мембраной и сформированные в площади мембраны с планарной стороны на плоскости (001) тензорезисторы мостовой схемы р-типа проводимости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, мембрана упругого элемента выполнена прямоугольной формы,22446причем отношение ширины прямоугольникка к его длине выбрано в интервале0,58-0,62, а тензорезисторы мостовой 5схемы вьполнены составными, каждыйиз трех равных резистивных участков,которые соединены последовательнодруг с другом, при этом резистивныеучастки первой пары тензорезисторов 10 с положительной чувствительностью рас,положены соответственно перпендикулярно короткой оси у периферии мембраны, вдоль короткой оси вблизи центрамембраны и перпендикулярно длинной 15 оси у периферии мембраны, а реэистивные участки второй пары тензореэисторов с отрицательной чувствительностьюрасположены соответственно на длиннойоси у периферии мембраны, вдоль длин ной оси вблизи центра мембраны ивдоль короткой оси у периферии мемб"раны.