Полупроводниковый преобразователь давления

(51)5 6 01 1 9/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ едателев и(57) Изобретение относится,кной технике, а именно к измерния жидких или газообраз ПРЕОБРА- эмерительнию давлеых сред с ни оп осится к измерительо к высокоточному изия жидких или помощью миниатюрых преобразователей пусу по пер Изобретение отн ной технике, а именн мерению давлен газообразных сред с ных полупроеоднико давления.(56) Авторское свидетельство ССМ 1464055, кл,6 01 1 9/04, 1987Заявка Японии М 52 - 17437кл,б 011 9/04, 1977. Известны полупроводниковые преобразователи давления с чувствительным элементом в виде мембраны, выполненной иэ полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием, прикрепленным к корпусу со стороны расположенных на мембране тензометрических элементов. При этом контактные площадки от тензометрических элементов выведены в область опорного основания и электрически соединены тонкими гибкими проводами с жесткими токовводами, укрепленными в изоляционной плате. Одна иэ конструктивных схем исполнения преобразователя заключается в креплении помощью миниатюрных полупроводниковых датчиков давления. Цель изобретения - повышение точности измерения. Для этого в полупроводниковом преобразователе давления, содержащем корпус 1, мембрану 2, выполненную из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием 3, присоединенным по периферии к кольцевой части корпуса, изоляционную плату 6, в которой закреплены жесткие токовводы 7, Последние скреплены с контактными площадками 9 по внутренней окружности опорного основая 3 и дополнительно выполняют роль его мембраны к его кор иферии опорного основания,Недостатком такого решения являются значительные напряжения в материале корпуса (и соответственно, упругого опорного основания), вызываемые распределенной нагрузкой 9 и моментом е, возникающими от измеряемого давления Р, На фиг, 1 а показана (упрощенно, беэ учета концентрации Ь напряжений) эпюра напряжений 0 в попе- ф речном сечении стенки корпуса (величина Я максимальных напряжений оъ тем больше, чем меньше толщина й стенки корпуса), Эти напряжения, в свою очередь, обусловливают (за счет несовершенств упругих свойств материала корпуса) величину одной иэ составляющих погрешности преобразователя - его порога чувствительности. Указанная погрешность оказывает заметное влияние в случае очень точных измерений, достигаемых преобразователями с полупро 1760412водниковыми чувствительными элементами,Цель изобретения заключается в повышение точности преобразователя (в уменьшении его порога чувствительности),Для этого дополнительно к креплению опорного основания, по периферии корпуса, введена система жестких опор его фиг.1 б). Этими дополнительными опорами являются закрепленные в изоляционной плате корпуса жесткие токовводы, поддерживающие упругое опорное основание мембраны, При этом существенно снижается величина напряжения ощах благодаря чему уменьшается погрешность нечувствительности и порог чувствительности преобразователя,На фиг. 2 показано одно из конструктивных решений,Полупроводниковый преобразователь давления содержит кольцевую часть корпуса 1 с расположенным на ней чувствительным элементом в виде мембраны 2, выполненной из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием 3 - массивным кольцом, по своей периферии присоединенным к кольцевой части корпуса 1 преобразователя, со стороны расположенных на мембране 2 токоведущих дорожек 4 и тензометрических элементов 5. Соединение опорного кольца с корпусом 1 герметизирует от измеряемой среды подмембранную полость. В изоляционной плате б осесимметрично закреплены несколько например, двенадцать, шестнадцать, восемнадцать и т,д.) токовводов 7 (на фиг. 2 показаны только два из них), а также имеется канал 8 для подведения опорного давления, Жесткие токовводы 7, на которые чувствительный элемент оперт своими контактными площадками 9, образуют вторую (внутреннюю) окружность опор массивного кольца,Работа преобразователя заключается втом, что под воздействием измеряемого давления Р деформируется мембрана 2 и поэтому изменяются параметры тензомет рических элементов 5 (например, сопротивление тензорезисторов), а с помощью токоведущих дорожек 4 и токовводов 7 эти изменения параметров передаются на вторичную измерительную аппаратуру.10 Таким образом, при использовании изобретения в преобразователях, имеющих мембрану, выполненную из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием и присо единенную к корпусу преобразователя состороны расположенных на ней тензометрических элементов, повышается точность измерений давления за счет снижения величины напряжения в поперечном сечении 20 стенки корпуса. Формула изобретения Полупроводниковый преобразовательдавления, содержащий корпус с располо женным в нем чувствительным элементом ввиде мембраны, выполненной из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием, присоединенным по периферии к корпусу 30 со стороны расположенных на мембранетензометрических элементов, и соединенную с корпусом изоляционную плату, в которой закреплены жесткие токовводы, одними концами электрически соединен ные с контактными площадками тензометрических элементов, расположенными на опорном основании, а другими - выведенные за внешнюю поверхность изоляционной платы, отл и ча ю щи йс я тем, что, с 40 цеЛью повышения точности измеоения давления,в нем опорное основание мембраны через контактные площадки оперто на торцы жестких токовводов и скреплено с ними.1760412 4 тии Составитель В,ЗаседателевТехред М.Моргентал Корректор Н Гунько Редак акаэ 3182 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКНТ ССС водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10