Датчик давления

О П И С А Н И Е п)679835ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22)Заявлено 18.0 б.76 (21) 2372950/1851) М. 6 01 1 9 04 с присоединением заявк 23) Приорит евудврвтвенный квинтет СССР вв делам нзобретеннй и открытейОпубликовано 15.08,79 Бюллетень Рй 3 Дата опубликования описания 15,08.79 3) УДК 531.7. Беликов, Ю. И. Рябов и С, Г, Радковск 1) Заявител ЧИК ДАВЛЕНИЯ Изобретение относится к области измеритель.ной техники, а точнее к измерению давленийжидких и .газообразных сред.Известны датчики давления с мембраннойкоробкой, образованной соединенными междусобой монокристаллическими пластинами,одна из которых имеет углубление, образующеевнутреннюю полость коробки. На наружнойповерхности мембрань расположены тензорезис.торы. Коробка соединена с подложкой 11. Недостаток известных датчиков связан созначительной телщературной погрешностью эасчет различия коэффициентов линейных расширений материалеВ коробки и подложки,Известен также датчик, у которого аналогичная по конструкции мембранная коробка закреплена на корпусе с помощью стойки, имеющей в месте соединения с мембранной коробкойменьшие размеры пластин, образующих последЮнюю. При этом ось, направленная в сторону выступающей за опору части, перпендикулярнаплоскости соединения пластин, образующих мембранную коробку (2),У этого датчика, благодаря удалению мембранной коробки от корпуса и уменьшению пло щади контакта стойки с мембранной коробкой, напряжения, возникающие в последней от монтажа датчика, значительно меньше по сравнению с напряжениями, в предыдущем датчике. Темпе. ратурная погрешность еще сравнительно велика, так как плошадь контакта имеет конечные размеры, а материалы мембранной коробки и стой. ки по-прежнему различны.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения температурной погрешности датчика.Указанная цель достигается тем, что в известном датчике, содержащем консольно закрепленную в корпусе мембранную коробку, обра. эованную соединенными между собой монокристаллическими пластинами, и тензорезисторы,расположенные на наружной поверхности короб.ки, мембранная коробка выполнена в видебалки и закреплена, по крайней мере, по однойиз граней образующих ее пластин,На фиг. 1 изображена принципиальная схемадатчика с одномембранной коробкой для изводами 11. Мембранная коробка консольно закреплена в центральном отверстии основания 1.Через канал 14 в одной иэ пластин ее внутренняя полость соединена с окружающим пространством, давление в котором имеет значение Р .Через патрубок 13 в пространство, образованное основанием 1 и кожухом 2, подается дав.ление Р 2.Операционные усилители 5 и 6 укреплены накерамических подложках 15, на которых сфор 16 мированы элементы настройки электрическойсхемы, а подложки, в свою очередь, укрепленына кронштейнах 16, соединенных с основанием1. Наружные и внутренние поверхности пластини канал сформированы при помощи аниэотроп.ного травления, которое позволяет с большойточностью выдерживать необходимые размеры,Центральное отверстие в основании по формеповторяет поперечное сечение. балки и изготов.лено с помощью протяжки,зф При изменении разности давлений Р 1 и Рпроисходит деформация мембран, преобразуемаяс помощью транзисторов в электрический сигнал,Использование изобретения позволит иовы.сить точность измерения за счет уменьшенияи температурной погрешности, обусловленнойразличием коэффициентов линейного расширения материалов чувствительного элемента иподложки.Е Использование изобретения предусматриваетиспользование широко известных в планарнойтехнологии процессов. ирЭДатчик давления, содержащий консольно закрепленную в корпусе мембранную коробку,образованную соединенными между собой моно.кристаллическими пластинами, и тензорезисто.46 ры, расположенные на наружной поверхностикоробки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности измерения. за счетуменьшения температурной погрешности датчи.ка, мембранная коробка выполнена в виде бал 4 ки и закреплена, по крайней мере, по однойиз граней образующих ее пластин,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1 Зайес, Хэар. Интегральный датчик давлефЕ ния. Журнал Электроника" У 25, 1972,2, 1 ЕЕЕ Ггапаасбопв оп Еастагоп Овч 1 сеечо 1 ЕОбе И Юа 1969 (прототип)а 6798353мерения абсолютного давления; на фиг, 2 -принципиальная схема датчика с двухмембран.ной коробкои для измерения избыт.чного давления илп разности двух давлений.Датчик для измерения абсолютного давлениясостоит из корпуса, включающего в себя кера.мическую подложку 1 и соединенный с ней1 металлический кожух 2, мембранной коробкив виде балки, образованной кремниевыми мо.нокристаллическими н-типа проводимости плас.тинами 3 и 4, ориентированными по кристаллографической нлоскости 11001 и операционных уси.лителей 5 и б, В пластине 3 имеется углубление,полученное с помощью аниэотропного травления,Пластины соединены в вакууме, и в образовавшейся полости 7 абсолютное давление составуляет 10 =10 мм рт, ст. На наружной поверхности мембраны сформированы диффузионныетензорезисторы 8, которые с помощью напылен.иых токопроводов 9 и проволочных токопроводов 10 соединены с операционными усилителями,элементами настройки электрической схемы,сформированными на подложке 1, и с электровыводами 11. Мембранная коробка черезпромежутотиую пластину 12 консольно эакреплена на подложке 1. Через патрубок 13 в про.странство, образованное подложкой 1 и кожухом 2, подается измеряемое давление Р.При изменении давления Р происходит деформация мембраны, которая с помощью тен.зореэисторов преобразуется в электрическийсигнал. С помощью электрической схемы иоперационных усилителей сигнал преобразуетсяв удобную для дальнейшего его использованияформу.Датчик для измерения избыточного давленияили разности двух давлений (см, фиг. 2) состоит из корпуса, включающего металлическое,например из ковара, основание 1 и соединенныйс влм металлический кожух 2, мембранной ко.робки в виде балки, образовыной кремниевыми монокристаллическнми и-типа проводимостипластжими 3 и 4, ориентированными по кристаллотрафииееиоййллоеиоети 1100 и олера.ционных усилителей 5 и б,В пластинах 3 и 4 имеются углубления,ко.торые после соедшения пластин образуют внут.реннюю полостВ 7 мембранной коробки, На ча.ружной поверхности мембран сформированыдиффузионные тензорезисторы 8, которые спомощью напьшенньтх токопроводов 9 и про.влочных токопроводов 10 соединены с другимиэлементами электрической схемы и электровыФормула изобретения