Датчик давления

(51)5 6 01 В )/1 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНПАТЕ лы, линеиного,ускорения, температуры и других подобных устройств в качестве унифицирован ного преобразователя деформации кремниевой мембраны в электрический сигнал. Измерение с высокой точность о малых перемещений (от единиц до сотен ангстрем) достигается за счет эффекта туннельного тока, возникающего между металлической иглой, располокенной на пьезоэлементе, и кремниевой мембраной.при малых расстояниях между ними. Подачей высокого напряжения на электрическую ось Х пьезоэлемента можно регулировать расстояние между острием иглы, расположенной на механической оси У пьезоэлемента, и кремниевой мембраной по величине туннельного тока, 2 ил. слое, закрепленным на пластине своими концами пьезоэлементом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда, двумя токовыводами, соединенными с соответствующими концами пьезоэлемента, и закрепленной в средней части пьезоэлемента обращенной в сторону мембраны металлической иглой с токовыводом.На фиг.1 представлена структурная схема датчика давления; на фиг,2 - электрическал схема датчика давления.Датчик давления содержит мембрану 1, изготовленную из монокристалла кремния одного типа проводимости, пьезоэлемента в форме параллелепипеда 2 с закрепленной на нем по механической оси У металлической иглой 3. Пьезоэлемент 2 крепитсл своГ СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВ ДОМСТВО СССРГ СПАТЕНТ СССР)(2 )4902657/28 (2 ) 16,01.91 (4 ) 30.08.93. Бюл. М 32 (7 ) В.Г.фадин и Н.И.Кузнецов (5 ) Патент США М 3782182, к, 6 01 В 7/18, 1974.Авторское свидетельство СССР1052848, кл, 6 01 В 7/18, 1982. (5 ) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (5 ) Изобретение относится к измерительн й технике, а именно к измерениям деформ ции материала. Цель изобретенил - . р сширение диапазона измерения в сторон малых давлений. Устройство предназнач но для применения в качестве а ализатора состава газов, сверхчувствит,льного микрофона, датчика давления, сиИзобретение относится к измерительн й технике, а именно к измерению деформ ции материала, изготавливаемого и тодами микроэлектронной технологии, в к честве унифицированного преобразоват ля деформации в электрический сигнал.Цель изобретения - расширение диапазона измерения о сторону малых перемещений и повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что д тчик давления, содержащий мембрану из э ектропроводного кремния с опорным осн ванием и контактной площадкой и соедин нный с ней токовывод, снабжен р змещенным на опорном основании мемб аны изоляционным слоем, медной плас иной, закрепленной на изоляционном 1838754 АЗими концами на медной пластине 4, закрепленной на изоляционном слое 5. По электрической оси Х пьезоэлемента 2 нанесены контактные площадки 6 с токовыводами 7. На мембрану 1 нанесена контактная площадка 8 с токовыводом 9, а к металлической игле 3 подключен токовывод 10.Датчик давления работает следующим образом фиг.2). В исходном состоянии конец металлической иглы 3, обращенный в сторону мембраны 1,устанавливается на малом расстоянии (от единиц до сотен ангстрем) от кремниевой мембраны 1. Если теперь приложить напряжение порядка 1000 В от управляемого источника напряжения 11 по электрической осиф пьезоэлемента 2, игла 3 переместится по механической оси У в направлении мембраны.1 на расстояние, необходимое для возникновения туннельного тока, возникающего между иглой 3 и мембраной 1 по токовыводам 9 и 10 от источника опорного напряжения 12.Таким образом; регулировкой высокого напряжения от источника 11 можно выбрать начальное значение туннельного тока. При воздействии какихлибо внешних факторов кремниевая мембрана 1 будет деформироваться в направлении иглы 3. Туннельный ток, протекающий через нагрузку 13, усиливается усилителем 14 и через цепь 15 обратной связи управляет напряжением источника 11, устанавливая прежнее значение туннельного тока за счет изменения расстояния между мембраной 1 и иглой 3,Изменение напряжения управляемого источника напряжения.11 соответствует первмещению мембраны 1. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый 5 датчик обладает новыми свойствами: уменьшает нижнюю границу измеряемых деформаций на порядок и ниже (до единиц ангстрем), т.е, повышает чувствительность за счет эффекта туннельного тока; повыша ет точность измерения за счет линейностишкалы, так как маль 1 м перемещениям мембраны (единицы-десятки ангстрем) соответствует значительное изменение напряжения, приложенного к пьезоэлемен ту (десятки-сотни вольт).Формула и зоб рете н и я Датчик давления, содержащий мембрану из электропроводного кремния с опорным основанием и контактной площадкой и 20 соединенный с ней токовывод, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения в сторону малых давлений он снабжен размещенным на опорном основании мембраны изоляционным 25 слоем, медной пластиной, закрепленной наизоляционном слое, закрепленным на пластине своими концами пьезоэлементом, выполненным в виде прямоугольного параллелепипеда, двумя токовыводами, со единенными с соответствующими концамипьезоэлемента, и закрепленной в средней части пьезоэлемента обращенной в сторону мембраны металлической иглой с токовыводом.351838754 Составитель Н.КузнецовТехред М,Моргентал Корректор В.Петраш ор С,Кулакова роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 30 э 2922 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитата по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5