DE1448030B2 - Vorrichtung zum Messen eines Druckes - Google Patents
Vorrichtung zum Messen eines DruckesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen eines Druckes durch Messung des elektrischen
Widerstandes eines dem Druck ausgesetzten Hohlkörpers.
Es ist bekannt, den Druck zu messen durch Messung des elektrischen Widerstandes eines körnigen
Materials, das in einem dem Druck ausgesetzten Behälter angeordnet ist (deutsche Patentschrift 307 450).
Man hat auch den Druck durch Messung des piezoelektrischen Effektes oder des dielektrischen Effektes
oder des dielektrischen Widerstandes eines Kondensators oder der magnetoelastischen Permeabilität
nach den deutschen Patentschriften 745 893 bzw. 849 494 oder 906 625 gemessen. Es ist ferner bekannt,
den Druck zu messen durch Messung der Änderungen des elektrischen Widerstandes eines
unter Druck gesetzten Körpers (»Journal of Applied Physics«, 1952, Nr. 1, S. 43 ff.).
Die Erfindung verwendet zur Messung des Druckes davon die Methode, bei der die Änderungen, die der
elektrische Widerstand durch den Druck erfährt, gemessen werden.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Anordnung zu finden, die in der Praxis eine zuverlässige Messung ermöglicht
und keinen großen Aufwand erfordert, so daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung in üblichen
Betrieben ohne weiteres angewandt werden kann.
Dazu wird die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß so ausgebildet, daß mindestens ein
Teil seiner Wandung aus einem Halbleiter besteht. Vorzugsweise ist der Hohlkörper allseitig geschlossen.
Der Halbleiter kann die Form einer Auflage der äußeren oder inneren Seite des Hohlkörpers haben.
Vorzugsweise ist der Halbleiter ein Einkristall.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert, die eine Anzahl von Ausführungsbeispielen zeigt.
F i g. 1 zeigt perspektivisch einen Abschnitt eines Rohres, an dem das Prinzip der Erfindung dargestellt
wird;
F i g. 2 und 3 zeigen Längsschnitte von entsprechenden Vorrichtungen;
F i g. 4 und 5 zeigen in Längsschnitten entsprechende Anordnungen mit der dazugehörigen Schaltung;
F i g. 6 zeigt die Ansicht einer anderen Ausführungsform
mit Schaltung;
Fig. 7 zeigt eine Anwandlung zu Fig. 6;
Fig. 8 zeigt im Längsschnitt eine andere Form;
F i g. 9 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 10 bis 14 zeigen Querschnitte der verschiedenen
Ausführungsbeispiele;
F i g. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform;
Fig. 16 zeigt eine Ansicht der Fig. 15 gemäß
dem Pfeil 16 der F i g. 15; Fig. 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 18 zeigt eine Ansicht der Anordnung nach F i g. 17 gemäß dem Pfeil 18;
Fig. 19 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 18;
F i g. 20 zeigt im Längsschnitt eine andere Anordnung;
F i g. 21 zeigt in perspektivischer Ansicht eine andere Anordnung;
F i g. 22 zeigt eine weitere Anordnung;
Fig. 23 und 24 zeigen einen Querschnitt bzw. eine Ansicht gemäß den Pfeilen 23 bzw. 24 der Fig. 22;
F i g. 25 zeigt eine Ansicht ähnlicher Art wie F i g. 18 und 19 bei einem anderen Ausführungsbeispicl;
F i g. 26 zeigt einen Querschnitt einer entsprechenden Anordnung;
F i g. 27 zeigt eine Ansicht gemäß dem Pfeil 27 der Fig. 26;
F i g. 28 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Anordnung;
F i g. 29 zeigt eine Ansicht nach dem Pfeil 29 der Fig. 28.
Wenn ein beiderseits geschlossenes Rohr 10 (F i g. 1) dadurch einem Druck ausgesetzt wird, daß
entweder in einem es umgebenden Medium, z. B. einer Flüssigkeit, in der das Rohr liegt, ein Druck
ausgeübt wird, der größer ist als der Druck im Innern des Rohres oder umgekehrt, wenn im Innern des
Rohres ein Druck ausgeübt wird, der größer ist als der Druck des das Rohr umgebenden Mediums, so
wird jedes Teilchen der Rohrwand 12 einer mechanischen Spannung unterworfen, die in drei räumliche
Komponente xy ζ zerlegt werden kann, nämlich in
die Komponente χ parallel zur Achse, in die Komponente in tangentialer Richtung y und in die Komponente
in radialer Richtung z. Wenn man in einer dieser Richtungen ein Element anordnet, dessen Zugoder
Druckspannung in eine Änderung eines elektrischen Stromes umgewandelt wird, so kann man mittels
eines solchen Rohres den Druck des unter Druck gesetzten Mediums messen.
Die in F i g. 2 dargestellte Meßvorrichtung besteht aus einem Zylinder 20, dessen beide Enden durch
Stopfen 21 und 22 verschlossen sind. Durch den Stopfen 22 geht ein Rohr 13, durch das Flüssigkeit
in das Innere des Rohres geführt werden kann. An den Enden des Zylinders sind elektrische Leitungen
24 und 25 angebracht. Bei Änderung des Druckes im Innern des Zylinders ändert sich die mechanische
Spannung des Zylinders zwischen den Anschlüssen 24 und 25. Dementsprechend ändert sich der elektrische
Widerstand des Rohres. Somit läßt sich durch einen an die Leitungen 24 und 25 angeschlossenen
Widerstandsmesser die Änderung des elektrischen Widerstandes und damit der Druck im Innern des
Zylinders 20 messen. Eine solche Vorrichtung ist daher geeignet, als Meßgerät mittels des Rohres 13 mit
einem Behälter verbunden zu werden, dessen Innendruck gemessen werden soll.
In F i g. 3 ist ein Zylinder 30 mit Stopfen 31 und 32, im wesentlichen dem Zylinder 20 (F i g. 2) entsprechend,
in einen größeren Zylinder 35 frei eingesetzt. Seine Enden sind mit Leitungen 33 und 34 verbunden,
die mittels Isolatoren 33 A und 34 A durch die Wandung des Behälters 35 geführt sind. Der im
übrigen geschlossene Behälter 35 besitzt ein Rohr 36, durch welches Flüssigkeit unter Druck in Richtung
des Pfeiles 37 eingebracht werden kann. Während bei der Anordnung nach F i g. 2 der Druck des im Innern
des Zylinders 20 befindlichen Mediums gemessen wird, wird nach der Anordnung der F i g. 3 der
Druck des außerhalb des Zylinders 30 befindenden Mediums gemessen.
F i g. 4 zeigt eine Anordnung mit zwei Zylindern, die im wesentlichen der F i g. 2 entspricht, nämlich
die Zylinder 20 und 40, deren Enden durch Stopfen 21 und 22, bzw. 41 und 42 verschlossen sind, wobei
dem Zylinder 20 Flüssigkeit durch ein Rohr 13 in Richtung des Pfeiles 56 zugeführt werden kann, während
der Zylinder 40 durch eine Öffnung 43 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. An die Anschlüsse
24 und 25 bzw. 51 und 54 der elektrischen Leitungen
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ist ein Galvanometer 55 nach Art einer Brücke mit In F i g. 10 besteht der Meßbehälter aus einer halb-Widerständen
46 und 52 und einer Stromquelle 48 kugelförmigen Schale 210, die durch eine dünne, als
angeschlossen. Durch den Anschluß des Zylinders 40 Membran wirkende Wand 212 geschlossen ist. Bei
wird eine Temperaturschwankung kompensiert, die Änderung des Druckes des durch ein Rohr 214 in
sich etwa aus Temperatur und Druck der Umgebung 5 den Behälter 210 eingeführten Mediums ändert sich
ergeben könnte. die Durchbiegung der Membran 212. Dadurch ent-Die Anordnung der F i g. 5 unterscheidet sich von stehen in der Membran 212 mechanische Spannun-F
i g. 4 in gleicher Weise, wie sich F i g. 3 von F i g. 2 gen die den elektrischen Widerstand verändern, der
unterscheidet. Der durch den Stopfen 42,4 verschlos- von dem in Brückenschaltung angeschlossenen GaI-sene
Zylinder 40 befindet sich in einem Behälter 35, io vanometer 225 gemessen wird,
der über eine Leitung 36 mit einem nicht dargestell- Die Anordnung der Fig. 11 unterscheidet sich von ten Behälter verbunden ist, dessen Druck gemessen der der Fig. 10, wie sich die Anordnung der Fig. 3 werden soll. Die Leitung 36 ist mit einer Leitung 13 von der der Fig. 2 unterscheidet,
verbunden, der das unter Druck stehende Medium Das in Fig. 12 dargestellte Wandlerelement bezugeführt wird, und die in das Innere des anderen 15 steht aus einem keramischen Ring 242, der durch Zylinders 20 hineinführt. Die beiden Zylinder sind, zwei Membranen 240, 241, die die gleiche Form ähnlich wie in Fig. 4, mit einem Galvanometer 55 haben, zu einem zylindrischen Körper geschlossen verbunden. ist. Auf jeder der Membranen 240 und 241 sitzt ein In Fig. 6 besitzt der Meßzylinder die Form eines Ring 240A, 241A. Die beiden Ringe sind mit elek-Kapillarrohres 60, das in seiner Mitte 6OC geschlos- 20 irischen Leitungen mit den Enden eines Widerstansen ist. In den Einlaß 61 kann ein Druckmedium in des 262 verbunden, dessen eines Ende mit einer Bat-Richtung des Pfeiles 61 eingelassen werden. Das terie 250 und dessen anderes Ende mit einem Galva-Ende 62 ist zur Atmosphäre offen. Die Stellen 50, 61, nometer 259 verbunden ist. Die Mitte der Membran 62 sind mit einem Galvanometer 55 über eine Brük- 240 ist mittels einer elektrischen Leitung 257 mit kenschaltung verbunden, ähnlich wie in Fig. 4 und 5. 25 Galvanometer 259 verbunden, während die Mitte der F i g, 7 unterscheidet sich von F i g. 6 lediglich da- Membran 241 über eine Leitung 253 mit der Batterie durch, daß die beiden Teile 60,4 und 60 B des Ka- 250 verbunden ist. Die beiden Leitungen 253 und pillarrohres 60 parallel zueinander derart angeordnet 257 sind außerdem miteinander über einen Widersind, daß der Einlaß 61 und der Auslaß 62 neben- stand 255 verbunden. Der aus den Teilen 240, 241 einanderliegen. 30 und 242 bestehende Wandler liegt in einem Behälter In F i g. 8 sind zwei Meßzylinder konzentrisch in- 244, dem durch eine Zuleitung 245 ein Medium unter einander angeordnet, nämlich der Meßzylinder 96 Druck zugeführt werden kann. Die zu dem Wandler und der Meßzylinder 95. Dem Innern des einen oder führenden elektrischen Leitungen sind mittels Isolades anderen Meßzylinders kann ein Druckmedium toren 246, 247, 248 und 249 durch die Wandung des zugeführt werden, während der andere Meßzylinder 35 Behälters 244 hindurchgeführt,
zur Atmosphäre offen ist. Die elektrische Verbindung Bei Anstieg des Druckes innerhalb des Behälters zu einem Galvanometer 118 entspricht der Schaltung 244 werden die Mitten der Membranen 240 und 241 der vorherigen Figuren. einander genähert, während sie sich voneinander entin Fig. 9 ist innerhalb einer zylindrischen Wan- fernen, wenn der Druck in dem Behälter nachläßt, dung 121 eine dazu konzentrische Wandung 122 vor- 40 Die sich dadurch ergebende Widerstandsänderung gesehen, wobei die Wandungen 121 und 122 aus kann am Galvanometer 259 abgelesen werden,
einem Stück mit einem Boden 120 bestehen. Der zwi- Bei dieser Anordnung bilden die beiden Membraschen den konzentrischen Zylindern 121 und 122 ge- nen 240 und 241 zwei Zweige eines Brückenkreises, bildete Ringraum 124 ist durch einen Glasring 125 deren andere Zweige auf den Widerständen 255 und abgeschlossen. An einer Stelle geht durch diesen 45 262 bestehen. Daher wird bei dieser Anordnung ein Glasring 125 ein Rohr 126, durch das ein Druck- doppelter Meßwert im Vergleich zu den Anordnunmedium in Richtung des Pfeiles 127 in den Ring- gen der Fig. 10 und 11 erzeugt,
raum 124 eingeführt werden kann. Die mit den Tei- Die Anordnung nach Fig. 13 unterscheidet sich len 120, 121, 122 verbundenen elektrischen Leitun- von der nach F i g. 10 im wesentlichen nur dadurch, gen können in ähnlicher Weise mit einem Galvano- 50 daß die Basis 270 des halbkugelförmigen Wandlers meter verbunden werden wie in Fig. 8. Der Boden starr und mit einem Einlaßrohr 286 versehen ist, 120 würde dann mit der Batterie und jede der Wan- während der halbkugelige Teil 271 unter dem im düngen 121 und 122 einerseits mit dem Galvano- Innern des Wandlers herrschenden Druck deformiermeter und andererseits mit einem der Widerstände bar ist.
der über eine Leitung 36 mit einem nicht dargestell- Die Anordnung der Fig. 11 unterscheidet sich von ten Behälter verbunden ist, dessen Druck gemessen der der Fig. 10, wie sich die Anordnung der Fig. 3 werden soll. Die Leitung 36 ist mit einer Leitung 13 von der der Fig. 2 unterscheidet,
verbunden, der das unter Druck stehende Medium Das in Fig. 12 dargestellte Wandlerelement bezugeführt wird, und die in das Innere des anderen 15 steht aus einem keramischen Ring 242, der durch Zylinders 20 hineinführt. Die beiden Zylinder sind, zwei Membranen 240, 241, die die gleiche Form ähnlich wie in Fig. 4, mit einem Galvanometer 55 haben, zu einem zylindrischen Körper geschlossen verbunden. ist. Auf jeder der Membranen 240 und 241 sitzt ein In Fig. 6 besitzt der Meßzylinder die Form eines Ring 240A, 241A. Die beiden Ringe sind mit elek-Kapillarrohres 60, das in seiner Mitte 6OC geschlos- 20 irischen Leitungen mit den Enden eines Widerstansen ist. In den Einlaß 61 kann ein Druckmedium in des 262 verbunden, dessen eines Ende mit einer Bat-Richtung des Pfeiles 61 eingelassen werden. Das terie 250 und dessen anderes Ende mit einem Galva-Ende 62 ist zur Atmosphäre offen. Die Stellen 50, 61, nometer 259 verbunden ist. Die Mitte der Membran 62 sind mit einem Galvanometer 55 über eine Brük- 240 ist mittels einer elektrischen Leitung 257 mit kenschaltung verbunden, ähnlich wie in Fig. 4 und 5. 25 Galvanometer 259 verbunden, während die Mitte der F i g, 7 unterscheidet sich von F i g. 6 lediglich da- Membran 241 über eine Leitung 253 mit der Batterie durch, daß die beiden Teile 60,4 und 60 B des Ka- 250 verbunden ist. Die beiden Leitungen 253 und pillarrohres 60 parallel zueinander derart angeordnet 257 sind außerdem miteinander über einen Widersind, daß der Einlaß 61 und der Auslaß 62 neben- stand 255 verbunden. Der aus den Teilen 240, 241 einanderliegen. 30 und 242 bestehende Wandler liegt in einem Behälter In F i g. 8 sind zwei Meßzylinder konzentrisch in- 244, dem durch eine Zuleitung 245 ein Medium unter einander angeordnet, nämlich der Meßzylinder 96 Druck zugeführt werden kann. Die zu dem Wandler und der Meßzylinder 95. Dem Innern des einen oder führenden elektrischen Leitungen sind mittels Isolades anderen Meßzylinders kann ein Druckmedium toren 246, 247, 248 und 249 durch die Wandung des zugeführt werden, während der andere Meßzylinder 35 Behälters 244 hindurchgeführt,
zur Atmosphäre offen ist. Die elektrische Verbindung Bei Anstieg des Druckes innerhalb des Behälters zu einem Galvanometer 118 entspricht der Schaltung 244 werden die Mitten der Membranen 240 und 241 der vorherigen Figuren. einander genähert, während sie sich voneinander entin Fig. 9 ist innerhalb einer zylindrischen Wan- fernen, wenn der Druck in dem Behälter nachläßt, dung 121 eine dazu konzentrische Wandung 122 vor- 40 Die sich dadurch ergebende Widerstandsänderung gesehen, wobei die Wandungen 121 und 122 aus kann am Galvanometer 259 abgelesen werden,
einem Stück mit einem Boden 120 bestehen. Der zwi- Bei dieser Anordnung bilden die beiden Membraschen den konzentrischen Zylindern 121 und 122 ge- nen 240 und 241 zwei Zweige eines Brückenkreises, bildete Ringraum 124 ist durch einen Glasring 125 deren andere Zweige auf den Widerständen 255 und abgeschlossen. An einer Stelle geht durch diesen 45 262 bestehen. Daher wird bei dieser Anordnung ein Glasring 125 ein Rohr 126, durch das ein Druck- doppelter Meßwert im Vergleich zu den Anordnunmedium in Richtung des Pfeiles 127 in den Ring- gen der Fig. 10 und 11 erzeugt,
raum 124 eingeführt werden kann. Die mit den Tei- Die Anordnung nach Fig. 13 unterscheidet sich len 120, 121, 122 verbundenen elektrischen Leitun- von der nach F i g. 10 im wesentlichen nur dadurch, gen können in ähnlicher Weise mit einem Galvano- 50 daß die Basis 270 des halbkugelförmigen Wandlers meter verbunden werden wie in Fig. 8. Der Boden starr und mit einem Einlaßrohr 286 versehen ist, 120 würde dann mit der Batterie und jede der Wan- während der halbkugelige Teil 271 unter dem im düngen 121 und 122 einerseits mit dem Galvano- Innern des Wandlers herrschenden Druck deformiermeter und andererseits mit einem der Widerstände bar ist.
verbunden. Diese Anordnung ist besonders geeignet 55 Bei Fig. 14 hat der Wandler die Form eines kugelfür
die Ausbildung der Teile 120, 121 und 122 aus kalottenförmigen Raumes S, der durch kalbkugelige
einem Halbleiter bzw. Germanium, Silicium oder aus Wände 290 und 291 gebildet wird. Diese Wände sind
einer Halbleiterverbindung Siliciumcarbid. in Nuten 295,4 und 295 B eines starren Ringes 295
Bei den in F i g. 2 bis 9 dargestellten Wandlerele- eingelassen und mit dem Ring verlötet oder vermenten
sind die elektrischen Anschlüsse an den 60 schweißt. Durch ein Rohr kann ein Druckmedium in
Enden dieser Elemente angeordnet. Die Anschlüsse den Raum S eingelassen werden. Elektrische Leitunkönnen
aber auch in Abständen von den Enden oder gen sind angeschlossen an den Ring 295 und an die
an irgendwelchen Stellen zwischen den Enden vorge- Mitten der halbkugeligen Wände 290 und 291 und
sehen sein und der Spannungsabfall zwischen diesen mit einem Galvanometer 308 über eine Brücken-Stellen
gemessen werden. Das gilt insbesondere bei sol- 65 schaltung verbunden. Auch bei dieser Anordnung erchen
Halbleitern, bei denen die Orientierung der Kri- gibt sich eine Verdoppelung, also Verstärkung, der
stallebenen des Halbleitermaterials einen Einfluß auf dem Galvanometer 308 zugeführten Meßsignale wie
die Stellen mit dem maximalen Wandlereffekt haben. in Fig. 13.
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Der in Fig. 15 dargestellte Wandler besteht aus Gehäuse330 als Wandteil eine Platte 335 aus einem
einem Gehäuse 320, das mit einem Einlaß 321 ver- Halbleiter. Die Platte ist zwischen O-Ringen 333,
sehen ist und dessen Wandung zu einem Teil von 334 zwischen Flanschen 332 α, 332 b luftdicht gehal-
einer kreisförmigen Scheibe 322 aus einem Halb- ten. Von einem Mittelkontakt 336 aus erstrecken sich
leiter gebildet wird. Die Scheibe 322 ist mittels ihrer 5 nach zwei verschiedenen Richtungen sektorenförmige
Ränder 323 zwischen Flanschen 324 und 325 luft- Flächen C und D, an deren Enden Kontakte 337 bzw.
dicht befestigt. In der Mitte der Scheibe ist ein elek- 338 angebracht sind, die mit dem Galvanometerkreis
trischer Anschluß 326 vorgesehen; in einem von die- in Verbindung stehen.
sem Anschluß ausgehenden Sektor der Scheibe 322 Es ist nicht unbedingt notwendig, daß die gedrucksind
zwei bogenförmige Anschlüsse 327 und 328 vor- io ten Felder vom Mittelpunkt der Scheibe ausgehen,
gesehen. Die Flächen A und B zwischen den Kontak- F i g. 19 zeigt bei einer derartigen Scheibe 340 zwei ten 326, 327 und 328 sind »gedopte« Flächen des Kontakte 341, 342, zwischen denen eine gedopte Halbleiter 322. Fläche E liegt. Die mit den Kontakten 341 und 342
gesehen. Die Flächen A und B zwischen den Kontak- F i g. 19 zeigt bei einer derartigen Scheibe 340 zwei ten 326, 327 und 328 sind »gedopte« Flächen des Kontakte 341, 342, zwischen denen eine gedopte Halbleiter 322. Fläche E liegt. Die mit den Kontakten 341 und 342
Unter »Dopen« versteht man die Behandlung der verbundenen Leitungen 343 führen zu einem geeigne-
Oberfläche eines Halbleiters mit einem anderen Ma- 15 ten Meßgerät.
terial derart, daß der elektrische Widerstand des so Bei der in Fi g. 20 dargestellten kreisförmigen
behandelten Teiles geändert wird. Zu diesem Zweck Scheibe 350 aus Halbleitermaterial sind zwischen
kann man die Fläche beispielsweise imprägnieren dem Rand 357 und dem Mittelteil der Scheibe kon-
oder mit einer Schicht dieses Materials belegen. Eine zentrische Nuten 351 und 352 derart angeordnet, daß
solche Behandlung eines Halbleiters, beispielsweise 20 zwischen diesen Nuten ein dünner Flansch 354 ver-
Silicium, Indiumantimonid oder Germanium, ergibt bleibt, der bei Drücken in Richtung der Pfeile 355
bei Verwendung in Druckwandlern häufig eine er- und 356 eine Durchbiegung des mittleren Teiles der
heblich höhere Meßspannung. Scheibe ermöglicht, ohne daß diese Durchbiegung
Die Scheibe 322 kann beispielsweise aus höchst durch den Rand 357 wie bei einer eingespannten
reinem »N«-Typ Silicium bestehen, das einen Wider- 25 Scheibe beeinflußt wird.
stand in der Größenordnung von 1000 bis 4000 Ohm F i g. 21 zeigt einen rohrförmigen Wandler 360
pro Zentimeter hat. Auf dieser Oberfläche wird da- aus Halbleitermaterial. Auf seiner Oberfläche sind
durch, daß sie bei hoher Temperatur einer oxydie- gedopte Felder K und L dargestellt. Die Form und
renden Atmosphäre ausgesetzt wird, eine dicke die Anordnung dieser Felder können entweder beSchicht
Siliciumdioxyd erzeugt. Diese Oxydschicht 30 rechnet oder experimentell ermittelt werden, um
wird dann auf der Fläche des Ausschnittes, der ge- möglichst günstige Meßwerte zu erhalten. Die Feidopt
werden soll (in F i g. 16 der Kreissektor unter der K und L sind an ihren Enden mit Anschlußkon-Einschluß
der Flächen der Anschlüsse 326, 327 und takten 361 und 362 bzw. 364, 365 versehen, die über
328), abgeätzt. Dann wird das Halbleiterelement eine Brückenschaltung mit einem Galvanometer verunter
hoher Temperatur einer Arsenatmosphäre aus- 35 bunden werden können.
gesetzt. Das Arsen diffundiert leicht in das Silicium, Für alle solche Galvanometer-Brückenschaltungen
aber in viel geringerem Maße durch die Schutzschicht gilt natürlich, daß sie einen veränderbaren Wider-
des Siliciumdioxydes. Nachdem die Diffusion bis zur stand enthalten, durch den die Brücke justiert werden
gewünschten Tiefe, z. B. bis zur Tiefe von 0,0025 kann, vorzugsweise derart, daß der Galvanometer-
bis 0,125 mm oder mehr fortgeschritten ist, wird die 40 ausschlag null beträgt, wenn der Wandler keinen
Behandlung angehalten und die Scheibe geglüht und mechanischen Spannungen ausgesetzt ist.
gealtert und dann die elektrischen Kontakte 326, 327 Der Wandler nach den F i g. 22 bis 24 besteht aus
und 328 angebracht. einem Behälter 400, der dem Behälter 20 der F i g. 1
Der Diffusionsprozeß kann in Abhängigkeit von ähnlich ist. Er besteht aus einem Rohr 401 aus HaIb-
Zeit, Temperatur und Menge und Art des Dopmate- 45 leitermaterial und ist an jedem Ende durch Stopfen
rials geregelt werden, um so auf der Sektorfläche 402 und 403 dicht verschlossen. Der durchbohrte
einen Widerstand in der Größenordnung von Stopfen 402 enthält ein Zuflußrohr 404 zur Aufgabe
1 Ohm/cm zu erhalten. des Flüssigkeitsdruckes im Innern des Behälters.
Das Grundmateril, z. B. die Siliciumscheibe 322, Ringförmige Elektroden 406 und 407 sind an den
wirkt im wesentlichen als ein Isolator gegenüber den 50 Stirnseiten des Rohres 401 konzentrisch zur Längsgedopten
Abschnitten von niedrigem Widerstand. achse angebracht und durch Leitungen 408 bzw. 410
Man kann auch ein »N«-Typ-Dopmaterial auf einem mit einem Spannungsmesser 409 verbunden.
»P«-Typ-Grundmaterial verwenden; dabei ergibt sich Eine dritte ringförmige Elektrode 411 ist in der ein Gleichrichtkontakt in der Grenzschicht der bei- Mitte zwischen den Elektroden 406 und 407 auf der den Stoffe. Die Gleichrichtwirkung erhöht die Isolier- 55 Innewandung des Rohres 401 und eine vierte Elekeigenschaft des Grundmaterials. trode412 auf der Außenwandung konzentrisch zur
»P«-Typ-Grundmaterial verwenden; dabei ergibt sich Eine dritte ringförmige Elektrode 411 ist in der ein Gleichrichtkontakt in der Grenzschicht der bei- Mitte zwischen den Elektroden 406 und 407 auf der den Stoffe. Die Gleichrichtwirkung erhöht die Isolier- 55 Innewandung des Rohres 401 und eine vierte Elekeigenschaft des Grundmaterials. trode412 auf der Außenwandung konzentrisch zur
Das Dopen einer ausgewählten Fläche des Halb- dritten angebracht. Die Elektroden 406, 407, 411 und
leitermaterials kann auch durch Plattieren oder Auf- 412 bestehen vorzugsweise aus Nickel. Die Elektro-
bringen einer dünnen Schicht des Dopmaterials im den 406 und 407 dienen zur Messung der Spannung
Vakuum erfolgen; die Diffusion des Dopmaterials 60 senkrecht zum Stromfluß zwischen den Anschlüssen
kann dann bei höherer Temperatur mit nachfolgen- 411 und 412. Die Elektroden 411, 412 sind über eine
dem Glühen und Altern erfolgen. Batterie 416 und einen Regulierwiderstand 414 mit
Bei der Anordnung nach Fig. 15 und 16 wird der einem Strommesser 418 verbunden.
Meßkreis eines Galvanometers, wie er in den vor- Beim Fließen eines konstanten Stromes zwischen
stehenden Figuren dargestellt ist, an die Anschlüsse 65 den Elektroden 411, 412 wird zwischen den Elektro-
326 und 327 und 328 angelegt. den 4C6 und 407 eine Spannung, die dann vom Span-
Bei der Anordnung nach Fig. 17 besitzt ein mit nungsmesser 409 angezeigt wird, nur auftreten, wenn
einem Zuleitungsrohr 331 versehenes geschlossenes der Druck im Innern des Behälters 400 erhöht wird.
Man kann auch die Stromquelle an die Anschlüsse 406 und 407 und den Spannungsmesser an die Anschlüsse
411 und 412 anlegen.
Fig. 25 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 19. Jedoch
sind außer den beiden Anschlüssen 428 und 429, die den Anschlüssen341, 342 der Fig. 19 entsprechen,
in der Mitte zwischen diesen beiden Anschlüssen zwei weitere Anschlüsse 431 und 432 vorgesehen,
so daß durch das eine Paar Anschlüsse der Strom, durch das andere Paar Anschlüsse die Spannung
gemessen werden kann, ähnlich wie dies bei F i g. 22 erklärt v/orden ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 28, 29 sind entsprechende
Paare von Elektroden 446, 447 auf entsprechenden gegenüberliegenden Stellen eines gedopten
Feldes 441 eines Halbleiters 442 angeordnet, der die halbkugelige Wand eines im übrigen durch eine diagonale
Wand 444 gebildeten Wandlers darstellt.
Nach den F i g. 26 und 27 besteht der Wandler aus einer Halbkugel 476 aus Halbleitermaterial und einer
sie abschließenden Kreisscheibe 447, die ein Einlaßrohr 478 besitzt. Auf der Außenseite der Halbkugel
ist in der Mitte ein Anschluß 479 sowie ein dazu konzentrischer ringförmiger Anschluß 480 vorgesehen,
die über Leitungen 481 mit einer Stromquelle verbunden werden können. Zwischen diesen beiden
Elektroden 479 und 480 ist auf der Außenseite des halbkugeligen Halbleiters 476 ein zu ihnen konzentrischer
Anschluß 483 angebracht und ihm gegenüber auf der Innenseite des halbkugeligen Halbleiters eine
Elektrode 484 angebracht. Die Elektroden 483 und sind mittels Leitungen 485 und 486 mit einem
Spannungsmesser verbunden. Im übrigen gilt hier dasselbe, was für F i g. 22 ausgeführt wurde.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Messen eines Druckes durch Messen des elektrischen Widerstandes eines
dem Druck ausgesetzten Hohlkörpers, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Wandung des Hohlkörpers aus einem Halbleiter
besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper allseitig geschlossen
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter die
Form einer Auflage auf der äußeren oder inneren Oberfläche des Hohlkörpers hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter eine gedopte
Stelle der Oberfläche des Hohlkörpers ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper
die Form eines Rohres hat.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter
ein Einkristall ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiter die Form einer einen Hohlkörper abschließenden Membran besitzt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 009 522/54
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US2218760A | 1960-04-14 | 1960-04-14 | |
US2218660A | 1960-04-14 | 1960-04-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1448030A1 DE1448030A1 (de) | 1968-10-24 |
DE1448030B2 true DE1448030B2 (de) | 1970-05-27 |
Family
ID=26695638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19611448030 Withdrawn DE1448030B2 (de) | 1960-04-14 | 1961-04-11 | Vorrichtung zum Messen eines Druckes |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1448030B2 (de) |
GB (1) | GB961852A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2831939A1 (de) * | 1977-07-27 | 1979-02-01 | List Hans | Messwertaufnehmer mit einem piezoelektrischen messelement |
-
1961
- 1961-03-23 GB GB1073361A patent/GB961852A/en not_active Expired
- 1961-04-11 DE DE19611448030 patent/DE1448030B2/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2831939A1 (de) * | 1977-07-27 | 1979-02-01 | List Hans | Messwertaufnehmer mit einem piezoelektrischen messelement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1448030A1 (de) | 1968-10-24 |
GB961852A (en) | 1964-06-24 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |