Способ измерения одноосного давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 594 С 011 90 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тносится к приболяет расширить ди область малых дав ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт физики полупроводниковАН ЛитССР и Институт полупроводниковАН УССР(56) Жадько И,П., Романов В,АРашба Э.И., Бойко И,И. Способ измерения одноосного давления. ФТП т.1,вып. 8, 1967, с1174.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОДНООСНОГОДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение оростроению и позво аназон измерений в лений, Способ раелизуется устройством, содержащим полупроводниковуюпластину 1 с контактами 2,3 на торцахс большой скоростью поверхностнойрекомбинации на одной из боковыхграней 4. Контакты 5,6 используютсядля съема сигнала, Устройство такжесодержит патрон-держатель 7, приспособление 8, источник тока 9, измеритель напряжения 10 и источник магнитного поля 11. Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители токаотклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют. Под действием магнитногополя происходит дополнительное увеличение тензочувствительности в несколько раз. 3 ил.3 150088Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения одноосного давления,Целью изобретения является расши 5 рение диапазона измерений в область малых давлений.На фиг. 1 представлено устройство, реализующее описываемый способ; на фиг. 2 - зависимости сопротивле ния полупроводниковой пластины от давления при наличии оптимального магнитного поля (кривая 1) и в отсутствии его (кривая 2), на фиг. 3 - зависимости сопротивления полупро водниковой пластины с биполярной проводимостью от давления в различных магнитных долях (кривые 1-5, соответственно, для индукций магнитного поля О, О, 1, 0,2, 0,3 и 0,4 ТлУ. 20Устройство (фиг. 1) содержит тензодатчик, выполненный из полупроводниковой пластины 1 с биполярной проводимостью с омическими контактами 2,3 на торцах, с большой скоростью поверхностной рекомбинации на одной боковой грани 4. Контакты 5,6 на боковой грани пластины 1 используются для съема сигнала. Устройство также содержит патрон-держатель 7, пере дающее давление приспособление 8, источник 9 стабилизированного постоянного тока, измеритель 10 напряжения, источник 11 магнитного поля. Контакты 2,3 соединены с источником 9, а контакты 5,6 - с измерителем 10, Полупроводниковая пластина 1 может быть выполнена из германия с удельным сопротивлением 40 Ом см, ориентированного в плоскости (110) в виде пластины размерами 11 1 х 1,5 мм. Перпендикуляр к торцам пластины образует угол 30 о к главной кристаллографической оси кристалла (111) . При параметрах германия р = 3800 см/Вс, 45 Ор= 1800 см/Вс, Я= О, 1. см и напряженности электрического поля 5 В/см (ток источника 9 около 1 мА) величина оптимального магнитного по" ля В , 0 3 Т. Направление тока выби-ф50 рается таким, чтобы воздействие одноосного давления соответствовало. увеличению сопротивления пластины 1. Направление магнитного поля должно соответствовать отклонению носителей тока к грани с большой скоростью поверхностной рекомбинации (при этом сопротивление пластины 1 возрастает в магнитном поле). 5 4Способ измерения одноосного давления осуществляется следующим образом,Через полупроводниковую пластину 1 пропускают стабилизированный ток от источника 9Измеряемое давление действует в направлении электрического тока в пластине 1Благодаря тензоконцентрационному эффекту носители тока отклоняются к боковой грани 4 и рекомбинируют, что приводит к возрастанию сопротивления пластины 1 и повышению напряжеп электрического поля вдоль линий тока. При этом увеличивается скорость движения носителей тока (электронов и дырок) в полупроводнике и пропорциональная ей сила взаимодействия каждого элементарного заряда с магнитным полем (магнитная часть силы Лоренца). Это приводит к дополнительному перераспределению носителей тока по сечению кристалла полупроводника и увеличению сопротивления пластины 1. Тензочувствительность за счет действия оптимального магнитного поля (см. фиг. 2) увеличивается в несколько раз. Увеличение магнитного поля сверх оптимального (см..фиг, 3) приводит к насыщению увеличения сопротивления из-за обеднения кристалла и снижает тензочувствительность.Величина оптимального магнитного поля может быть найдена эмпирически из исследований зависимостей изменения сопротивления полупроводникового кристалла от давления при различных внешних магнитных полях, При известных параметрах используемого полупроводникового материала напряженность оптимальногомагнитного поля определяется выражением= 2);.й - внешняя нормаль к гранис повышенной скоростью поверхностной рекомбинации, И и- подвижности электронов и дырок; 1- диффузионная длина электронно -дырочныхпар, Т - температура полупроводника,Е - напряженность электрического пб- .ля, Н - напряженность магнитного поля, , - постоянная Холла, с - скорость света, е - элементарный заряд,к - постоянная Больцмана,5 1500885 6Благодаря увеличению тензочувст- рения диапазона измерений в областьвительности полупроводникового образ- малых давлений, на полупроводниковуюца при воздействии на него дополни- пластину дополнительно воздействуюттельно магнитным полем величина имагнитным полем с напряженностьюУ5направление которого определяютсяс 1 с Тпо Формуле (1), расширяется диапазон Э Н -- - + ) уизмерений в область малых давлений.Р Рр где 4 сформула изобретения Ы 9 гИ, и ррК Т иГ/см Риг Способ измерения одноосного давления, заключающийся в том, что через полупроводниковую пластину с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации носителей на одной из боковых граней под углом к главной кристаллографической оси пропускают постоянный ток, прикладывают измеряемое давление к пластине вдоль нап равления тока и регистрируют напряжение на участке прохождения: тока через пластину, по величине которого судят о давлении, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью расши-. 25 1,7-2,3;скорость света;постоянная Холла;подвижности электронови дырок соответственно;постоянная Больцмана;температура полупроводника;элементарный заряд;диффузионная длина.электронно-дырочных,пар;напряженность электрического полявнешняя нормаль к грани сповышенной скоростью пбверхностной рекомбинации.500885 Составитель И.СумцовРедактор А.Долинич Техред И.Верее Корректор С.Век оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 101 Заказ 4856/36ВНИИПИ Государственного113035 Тираж 789митета по изобретенисква, Ж, Раушска писноеи открытиям при ГКНТ Сб., д. 4/5