Интегральный преобразователь давлений

ее Фдтее ее(22) Заявлено 28.02.75 (21) 2108534/10 1) М. Кл,з б 011. 9/О с присоединением заявки М 3) Приорит Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий бликовано 05,04,77. Бюллетень(71) Заявитель А. П. Матвеев и Ю, Н, Тихоновсесоюзный научно-исследовательский и испытательныймедицинской техники ту 54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕН Изобретение относится к высокочувствительным, малогабаритным преобразователям давления и может использоваться для измерения артериального и венозного давления крови.Известен интегральный преобразователь, содержащий упругую кремниевую мембрану, на краю которой сформирована интегральная схема полумоста Уитстона, в каждое плечо которого включены по два запараллельных МОП тензотранзистора со встроенными каналами и-типа проводимости. Затворы этих МОП тензотранзисторов закорочены на их истоки. Ориентация каналов МОП тензотранзисторов в верхнем и нижнем плече полумоста ортогональна. Использование в каждом плече полу- моста Уитстона по два запараллельных МОП тензотранзистора позволяет получить равенство токов насыщения для обоих плеч полу- моста Уитстона 11.Известный интегральный преобразователь давления не позволяет использовать известный преобразователь как внутриполостной катетр для биомедицинских целей при измерении венозного и артериального давления крови,Известен также интегральный преобразователь давления, содержащий упругую кремниевую мембрану с тензотранзисторами, объьедненными по мостовой схеме,Такой интегральный преобразователь давчения недостаточно тоцен из-за влияния смещения интегральной схемы относительно центра мембраны на выходной сигнал преобразователя и значительного диаметра мембраны.Интегральный преобразователь давления поданному изобретению повышает точность преобразования за счет того, что в нем в интегральной схеме полумоста Уитстона МОП тензотранзисторы ориентированы параллельноодин другому и выполнены с каналами р-типа10 проводимости, а запараллельные МОП тензотранзисторы каждого плеча полумоста Уитстона расположены на противоположных краяхмембраны,На фиг. 1 показан интегральный преобразо 15 ватель давления, общий вид; на фиг. 2 - сечение А - А фиг. 1; на фиг. 3 - кремниевая мембрана с интсгральной схемой полумоста Уитстона; на фиг. 4 - МОП тензотранзистор, видсверху; на фиг. 5 - разрез Б - Б фиг. 4.20 Интегральный преобразователь давленияпредставляет собой интегральную ячейку, чувствительную к изменению давления вокруг нее,и образованную кремниевой пластиной 1 икремниевой пластиной 2. Кремниевая пласти 25 на имеет прямоугольную форму и ориентирована так, что ее ребра совпадают с кристаллографическими направлениями 1110, а грани - с плоскостями 100 (фиг. 3).В этой кремниевой пластине и-типа прово 30 димости методом анизотропного травленияобразована квадратная мембрана 3. На этой тонкой мембоане 3 сформирована интегральная схема 4 полумоста Уитстона на МОП тензотранзисторах 5, 6, 7, 8. Все МОП тензотранзисто 1;ь 5, 6, , 8 ориентированы параллельно один другому в кристаллографическом направлении 110. Каждое плечо полумоста Уитстона имеет по два запараллельных МОП тензотранзистора, расположенных на противо- поло;кных краях мембраны 3. При этом одно плечо полумоста Уитстона, образованное на МОП тензотранзисторах 5 и 6, работает на поперечном тензорезистивном эффекте, а другое, образованное на МОП тензотранзисторах 7 и 8, - на продольном тензорезистивном эффекте. Все МОП тензотранзисторы 5, 6, 7, 8 имеют встроенные каналы 9 (фиг. 4) р-типа проводимости, а затворы 10 (фиг, 4) у них закорочены на истоки 11 (фиг. 5), В качестве диэлектрика под затвором используется пленка 12 двуокиси кремния. Интегральная схема имеет три контактные площадки 13, 14, 15 (фиг. 3), которые соединены алюминиевыми коммунитирующими дорожками 16, 17, 18 (фиг. 3) с контактными площадками 19, 20, 21 (фиг. 1).Параллельная ориентация между собой всех МОП тензотранзисторов 5, 6, 7, 8 в направлении 110 позволяет разместить интегральную схему 4 на всей площади мембраны 3 и значительно уменьшить ее диаметр. При этом площадь, занимаемая каждым из этих тензотранзисторов, остается такой же как и в известном преобразователе, а так как каждое плечо полумоста Уитстона содержит по два запараллельных МОП тензотранзистора, которые размещены на противоположных краях мембраны, то смещение интегральной схемы 4 к какому-нибудь краю мембраны 3 практически не влияет на величину выходного сигнала преобразователя, так как при этом один из 5 МОП тензотранзисторов смещается в областьс меньшей радиальной деформацией, а другой - в область с большей. Суммарное же изменение величины тока, проходящего через них, остается практически неизменным.1 О Таким образом, необходимость в точном совмещении центра предлагаемой интегральной схемы с центром мембраны уменьшается,15 Формула изобретенияИнтегральный преобразователь давлений,содержащий упругую кремниевую мембрану синтегральной схемой полумоста Уитстона, пле 2 О чи которого составлены двумя запараллельными МОП тензотранзисторами, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в нем в интегральнойсхеме полумоста Уитстона МОП тензотранзи 25 сторы ориентированы параллельно один другому и выполнены с каналами р-типа проводимости, а запараллельные МОП тензотранзисторы каждого плеча полумоста Уитстонарасположены на противоположных краях мем 30 браны.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Мезцгезер 1 егпЬег, м., 37,9, стр, 89 -93, 1972 г ст, Ечо 1 цБоп е 1 арр 11 саБоп дев35 1 гапзс 1 цс 1 егпз Р 1 его ГЕТ"б Ицк 111 а 1,2. Тгапзас 11 опз оп В 1 отейса Епрпеег 1 пдВМЕ,2, 1973 г., рр. 101 - 109./7 (б фи 8 Р Фиг.э оставитель А. Новиков Техред А. Камышнико Корректор Н, А Тираж 1106омитета Совета Министроветений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5 аказ 1850 И я, пр. Сапунова,п Редактор Н. Петро Изд.11 Государственного по делам изоб 13035, Москва, Ж ПодписноеССР