DE1934800A1 - Halbleiterwandler zum Umsetzen von Druck in elektrische Groessen - Google Patents
Halbleiterwandler zum Umsetzen von Druck in elektrische GroessenInfo
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Description
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8 MUndMit 2, Rosental 7, 2. Auto.
(ICuitermann-Pasiage)
d.n 9. Juli 1969
MATSUSHITA ELECTRIC INDUSTRIAL CO. ,LTD. ,Osaka/Japan
Halbleiterwandler zum Umsetzen von Druck in -">-*■
elektrische Größen
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterwandler zum
Umsetzen von Druck in elektrische Größen mit einem Halbleiterbauelement,
das einen Tiefniveaustörstoff enthält und dessen elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von einem
auf es einwirkenden Druck veränderlich ist. Bei einem derartigen Halbleiterwandler beschäftigt sich die Erfindung insbesondere
mit dem Aufbau der den Druck auf den Wandler übertragenden Platte. . . ' "
Halbleiterbauelemente, deren elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von einem auf sie einwirkenden Druck verändert, sind bekannt. So wird beispielsweise in einem Gerät für
Zugspannungsmessung eine dünne Germaniumschicht verwendet. Es gibt weitem eine Druckfühlpatrone mit einem Siliziumelement
und einen Druckmesser, bei dem die Druckempfindlichkeit einer
pn-Grenzschicht ausgenützt wird. Keine dieser bekannten Vorrichtungen benützt jedoch ein Element mit einem Tiefniveaustörstoff.
909886/1057
Erst den Erfindern ist der Nachweis gelungen, daß ein Halbleiterbauelement,
das einen iiefniveaustörstoff enthält, hinsichtlich seines spezifischen elektrischen Widerstandes eine hohe
Empfindlichkeit für auf es einwirkende Druckbelastungen zeigt.
Diese hohe Empfindlichkeit führt dazu, daß der elektrische widerstand
des Elementes selbst dann eine deutliche Änderung erfährt, wenn es mit Hilfe einer flachen Platte zusammengedrückt wird. Aul
diese Weise wird ein stabiler Betrieb des druckempfindlichen Elementes dadurch sichergestellt, daß man die Einrichtung zum Aufbringen
des Drucks als flache Platte ausbildet. Die Erfinder haben festgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, die flache
Platte als Halbleiterplatte auszubilden, deren Härte nahezu gleich
derjenigen des druckempfindlichen Bauelementes ist und die einen hohen spezifischen Widerstand hat.
Halbleiterwandler zum Umsetzen von Druck in elektrische
Größen.in der hier oben erläuterten Ausführungsform weisen einen sehr einfachen Aufbau auf und sind im Betrieb überaus stabil. Sie
können deshalb in vielen Industriezweigen Verwendung finden, und zwar beispielsweise als Festkörperschalter, als Druckfühler oder ;
als akustische Bauelemente. i
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung .' i
90988 6/1 OSfSS ^ ^v bad orig/nal
ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt
die einzige Figur einen Aufriß eines erfindungsgemäßen Halbleiterwandlers.
Auf der Figur erkennt man das Halbleiterbauelement 1. Die-! ses enthält einen iiefniveaustörstoff wie Gu, Au oder Ni. Sein
elektrischer Widerstand ändert sich mit einem auf es einwirkenden! Druck. An das Halbleiterbauelement 1 ist eine ohmsehe Elektrode j 2 angebracht. Eine weitere Elektrode 3' steht mit dem Halbleiter- j bauelement 1 in Gleichrichterkontakt. Auf der Elektrode 3 ist ί eine druckübertragende Platte 4 angeordnet. Sie dient dazu, einen; Druck von außen zum Halbleiterbauelement 1 zu führen. Die Platte : 4 besteht aus einem Halbleiter, dessen Härte nahezu gleich der- ■ jenigen des Halbleiterbauelementes 1 ist. Die Platte 4 weist ! überdies einen hohen spezifischen Widerstand auf. j
elektrischer Widerstand ändert sich mit einem auf es einwirkenden! Druck. An das Halbleiterbauelement 1 ist eine ohmsehe Elektrode j 2 angebracht. Eine weitere Elektrode 3' steht mit dem Halbleiter- j bauelement 1 in Gleichrichterkontakt. Auf der Elektrode 3 ist ί eine druckübertragende Platte 4 angeordnet. Sie dient dazu, einen; Druck von außen zum Halbleiterbauelement 1 zu führen. Die Platte : 4 besteht aus einem Halbleiter, dessen Härte nahezu gleich der- ■ jenigen des Halbleiterbauelementes 1 ist. Die Platte 4 weist ! überdies einen hohen spezifischen Widerstand auf. j
Die Ausführungsform soll nun noch mehr ins Einzelne gehend
beschrieben werden. Das Halbleilffbauelement 1 wird dadurch her- "'
gestellt, daß man einen Tiefniveaustörstoff wie Cu, Au, Go, Fi
• .. ■ ■ . ■ ■ ■ ι
oder Ni einem Siliziumeinkristall zufügt. Anschließend werden
auf den beiden einander gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterbauelementes
1 die Elektroden 2 und 3 .ausgebildet. Auf die obere Elektrode 3 wird eine Platte 4 aus Silizium aufgebracht. :
Es kann sich dabei um eim Einkristall oder um eim Vielkristall :
handeln, der genügend kleine Storstoffe enthält und einen hohen ■
spezifischen Widerstand zeigt. Die Platte 4 kann auch Störstoffe Ϊ
wie Au und Ag enthalten, die den spezifischen elektrischen Wider-
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stand des Siliziums beträchtlich anheben. Die Bodenfläche der. aus j
Silizium bestehenden Platte .4 kann durch Polieren oder Schlichten j
geglättet werden.
Läßt man nun einen Druck durch die aus Silizium bestehende
Platte 4 hohen spezifischen. Widerstandes auf das Halbleiterbauelement
1 einwirken, so kann dessen elektrischer Widerstand durch den einwirkenden Druck gesteuert·werden.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß der erfindungs*-
gemäße Halbleiterwandler zum Umsetzen von Druck in elektrische
Größen so aufgebaut ist, daß der Druck auf das druckempfindliche
Element über eine Halbleiterplatte einwirkt, die einen hohen elektrischen Widerstand hat«, Bei einem solchen Aufbau ist es nicht erforderlich, ein Halbleiterbauelement eines bestimmten Aufbausy
beispielsweise der Mesa-Art zu verwenden. .Überdies kann die .obere j,
Elektrode .3 sehr dünn gemacht werden, ohne daß deshalb Gefahr besteht, daß der Leckstrora anwächst. Da weiter die Härte der Druckübertragungsplatte
nahezu gleich, derjenigen des druckempfindlicher!
Elementes ist, sind alle Voraussetzungen für eine gute !lebensdauer
der Vorrichtung im mechanischen Betrieb gegeben. Es ist weiter nicht notwendig, die Mechanik für das Aufbringen der Kraft auf
die Druckübertragungsplatte von außen elektrisch zu isolieren. Für die Mechanik zum Aufbringen des Drucks kann vielmehr ebenso
ein elektrisch leitfähiges Teil verwendet weMen, wie ein elektrisch
isolierendes Teil. !rfindungsgemäß ergibt sich also ein
einfacher, wirtschaftlicher und itn Betrieb stabiler druckelektri-
9098B6/10S1? - S-
- 1Nv ö I VgHeSOg - ■
scher Wandler. ■·"._.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird für das druckempfindliche Element Silizium verwendet. Es können aber
auch andere Halbleiter wie Ge, GaAs, GaP, InAs und CdSe mit einem
Zusatz von l'iefniveaustörstoff Verwendung finden. Bei der beschriebenen
Ausführungsform wurde auch für die Druckübertragungsplatte
Silizium verwendet. Ein gleiches Ergebnis wird aber auch
dann erzielt, wenn eine andere Halbleiterplatte mit hohem spezifischen
Widerstand verwendet wird. Zu den elektrischen Anschlüssen
ist zu sagen, daß mindestens eine Elektrode mit Gleichrichterkontakt erforderlich ist. Jede zusätzliche Anzahl solcher Kontakte
ist zulässig. In einem Gleichstromkreis reicht ein ohmscher Kontakt aus. In einem WechselStromkreis müssen beide Elektroden
Gleichrichterkontakte aufweisen.
' ■:■■■" - ■ - 6 -
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Claims (1)
- .Patentanspruch:Halbleiterwandler zum Umsetzen von Drucx in elektrische Größen mit einem Halbleiterbauelement, das einen iiefniveaustörstoff enthält und dessen elektrischer Yvlder stand in Abhängigkeit von einem auf es einwirkenden Druck veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Übertragen des einwirkenden Drucks auf den Wandler eine Halbleiterplatte (4) vorgesehen ist, deren Härte nahezu gleich derjenigen des„Halbleiterbauele;aentes (1) ist und die einen hohen spezifischen Widerstand hat.BAD909886ΛΪ057
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP5141568 | 1968-07-19 |
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Family
ID=12886283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691934800 Withdrawn DE1934800B2 (de) | 1968-07-19 | 1969-07-09 | Druckelektrischer wandler |
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| Country | Link |
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| GB (1) | GB1269275A (de) |
| NL (1) | NL153028B (de) |
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1969
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- 1969-07-18 NL NL6911065A patent/NL153028B/xx unknown
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|---|---|
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