Полупроводниковый датчик давления

( м ( 2 С 01 Ь 9/04 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Государственный.комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель 154) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения давления.Известны датчики давления, содержащие в качестве упругого элемента консоль равного сопротивления со сквозным отверстием прямоугольной Формы. На консоли закреплены тензорезисторы 1.Известны датчики давления, содержащие упругий элемент в виде консолииз полупроводникового материала с тензорезисторами, расположенными над концентраторами напряжений, выполненнымив виде рисок 2 . 15Недостаток этого датчика - недостаточная чувствительность к измеряемому давлению.Целью изобретения яаляется повышение чувствительности датчика. 20Указанная цель достигается тем, что в полупроводниковом датчике давления, содержащем корпус с размещенными в нем мембраной, концентратором и тензочувствительным узлом, располо женными по разные стороны основанияконсольного упругого элемента, упругий элемент, расположенный в плоскости, параллельной плоскости заделки мембраны, выполнен в виде, по меньшей 30 мере, двух консолей, каждая из которых содержит концентратор, в видериски, вершина которой направлена ктензометрическому узлу.На Фиг. 1 показано внутреннее устройство полупроводникового датчикадавления, состоящего из корпуса 1,упругой металлической мембраны 2, соединенной с корпусом посредством сваркипо периметру, прижимного кольца 3,электрических выводов 4, проведенныхчерез корпус датчика при помощи стеклоизоляторов 5, Датчик герметизирует"я при помощи крышки б, соединеннойкорпусом посредством сварки по периметру. Электрические выводы 4, посредством сварки соединяются золотойпроволокой 7 с тензочувствительнымиузлами 8.В корпусе крепится упругий элемент9 с клиновидными концентраторами 10.Полупроводниковый датчик давления,снабженный для удобства креплениярезьбой 11, показан на фиг. 2. В корпусе 1 клеем 12 крепятся упругий элемент и прижимное кольцо. В корпусевыполнены . отверстия 13, которые впроцессе сборки закрываются кольцом14, соединенным с корпусом сваркой попериметру,741076 формула изобретения 10 Упругий элемент 9 (фиг. 3) сформирован из кремниевой пластины и - типаселективным травлением с диаметральнорасположенными консолями 15 и внутренними вырезами 16, на консолях с однойстороны размещены концентратор 10, ас противоположной (фиг. 4) - тенэочувствительные узлы (диоды Шоттки) 8с токоведущими дорожками 17 и контактными площадками 18.Полупроводниковый датчик давленияработает следующим образом.Давление с упругой мембраны 2 посредством жесткой вершины передаетсяна свободные концы консолей 15. Приэтом в области концентраторов 10 возникают механические напряжения б = 15лфгде Г - силадействукщая на свободные концы консолей;- длина консолей,Л - толщина консолей в местеконцентраторов 20Так как длина консолей 1 на несколько порядков превышает толщинуконсолей в месте концентраторов, тодаже очень малые давления на мембранувызывают значительные механическиенапряжения в области концентраторови соответственно в области тензочувствительных узлов (диодов Шоттки), которые преобразуют эти механическиенапряжения в электрический сигнал,пропорциональный внешнему давлению, ЗОдействующему на мембрану,Увеличение глубины концентраторовуменьшает толщину консолей в областитензочувствительных узлов (диодов Шэттки) и тем самым без изменения конструкции упругого элемента и топологиии размеще ния те нзочувствительных узлов и прочего позволяет достичь сколько угодно больших механических напряжений, что, в свою очередь, увеличивает чувствительность датчика.Предложенный датчик может найти широкое применение в области измерения малых давлений жидкостей и газов, а также в качестве измерительного преобразователя расходов. Полупроводниковый датчик давления,содержащий корпус с размещенными внем мембраной, концентратором напряжений и тенэочувствительным узлом,расположенными по разные стороны основания консального упругого элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повыше ния чувств итель ности упругий элемент, расположен вплоскости, параллельной плоскости заделки мембраны, и выполнен в виде,по меньшей мере, двух консолей, взаимодействукцих с центром мембраны,каждая иэ которых содержит концентратор в виде риски, вершина которой направлена к тензометрическому узлу,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 395737, кл. С 01 1 9/04, 1971.2. Патент США Р 3327525,кл. 73-88,5, 1964 (прототип).741076Составитель И. КоноваловРедактор Хейфиц Техред Н,Бабурка Корректор М КостаЗаказ 3191/41 Тираж 1019ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4