Преобразователь механического давления в электрический сигнал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСощиалистическихРеспублик иц 979923(22) Заявлено 12.01. 81(2) 3235645/18-10с присоединением заявки Ио(23) Приоритет 1) М Кп 3 С 0111/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 07. 12,82, Бюллетень Йо 45 Дата опубликования описания 07.12.82(72) Авторы изобретения И.А. Карапатницкий, Д.М, Мухамедшина и В,И Стрфеев,:.Институт физики высоких энергий АН Казахской ССР(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ Изобретение относится к измерительным преобразователям, а именно к полупроводниковым приборам, управляемым изменением приложенных механических давлений, усилий.Известны полупроводниковые преобразователи механических давлений с мелкоэалегающими р-и-переходами, в которых механическое воздействие осуществляется иглой в область р-и- перехода.Такие преобразователи обладают высокой чувствительностью, малыми габаритами и массой, а также позволяют измерять как переменное, так и постоянное механическое воздействие 1 3. Однако полупроводниковые преобразователи с мелкозалегающими р-и-переходами обладают недостаточно высокой надежностью и малым диапазоном измеряемых механических давлений, так как по мере увеличения чувствительности преобразователя, т.е. уменьшения глубины залегания р-и-перехода и радиуса иглы, резко возрастает воэможность прокола р-и-перехода и выхода прибора иэ строя.11 елью изобретения является повышение надежности увстРительтого к давлению полупроводникового элемента и расширение диапазона измеряемых давлений при сохранении чувствительности, характерной для полупроводниковых структур с мелкоэалегающим р-и-переходом.Поставленная цель достигается применением магнитодиода в качестве преобразователя механического давления в электрический сигнал. Применение известного магнитодиода в качестве чувствительного к механическому давлению элемента стало возможным благодаря обнаруженной линейной зависимости прямого падения напряжения на образце при заданном значении прямого тока от величины приложенного давления, высокой чувствительности прямой ветви ВАХ вольтамперная характеристика ) магнитодиодов к воздействию давления и хорошей воспроизводимости результатов,Высокая чувствительность прямой ветви ВАХ магнитодиода к изменению электрофиэических параметров базовой области позволяет прикладывать деформирующее давление непосредственно к базе прибора. При этом р-и-переход не подвергается действию давления, что исключает возможность егопрокола, В результате, значительно увеличивается надежность полупроводникового элемента, чувствительного к давлению, расширяется диапазон измеряемых величин. Таким образом, магнитодиод обладает чувствитель ностью к механическому давлению, и имеет преимущества как преобразователей с мелкозалегающим р-и-переходом, так и преобразователей на полупроводниковых кристаллах. 1 ОНа фиг. 1 схематически изображен магнитодиод; на фиг. 2 - зависимости изменения прямого падения напряжения на магнитадиоде от величины приложенного механического давления. 15На полупроводниковом элементе (магнитодиоде) 1 (фиг. 1) острием установлена игла 2. Магнитодиод соединен с источником 3 тока и измерителем 4 напряжения. Контролируемая сила, действующая на базу магнитодиода, направлена вдоль оси иглы. На фиг, 1 показаны области магнитодиода с и- и р-типом проводимости.Изменение прямого падения напряжения на магнитодиоде в вольтах от величины приложенной к игле с радиусом острия 60 мкм силы отложено по оси ординат (фиг. 2),а по оси абсцисс - величина приложенной силы в ньютонах. При этом криваясоответствует значению прямого тока через магнитодиод величиной в 1 мА, а кривая- току в 3 мА.Как следует из графиков (фиг. 2), величина приращения прямого гадения 35 напряжения линейно зависит от величины приложенной силы. Средняя чувствительность элемента по напряжению составляет около 300 мВ/Н при токе 3 мА. Чувствительность увеличивается с ростом значения тока прямого смещения.При этом указанные значения могут быть улучшены выбором точки приложения давления, радиуса иглы, базового полупроводникового материала.Верхняя граница диапазона давлений, измеряемых предлагаемым чувствительным элементом, определяется механическим разрушением базового полупроводника,Применение магнитодиода в качестве преобразователя механических давлений обеспечивает положительный эффект, заключающийся в повышении надежности полупроводникового прибора, так как его р-и-переход не подвергается разрушающему действию иглы, что позволяет как минимум в 10 раз расширить диапазон измеряемых усилий при сохранении чувствительности, свойственной лучшим полупроводниковым преобразователям с мелкозалегающим р-п-переходом.1Формула изобретенияПрименение магнитодиода в качестве преобразователя механическогодавления в электрический сигнал,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Физика электроннодирочных переходов и полупроводниковых приборов. Л., "Наука" 1969, с. 147-151.979923 Фиг Составитель И. НевскиРедактор О. 1 Орковецкая Техред М.Надь орректор М чик писно ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 л аз 9346/30 ВНИИП по 113035, 887го комиий и оаушска Тираж Государственн делам изобрете Москва, Ж,ета СССРрытийнаб., д.4