DE1934800C

DE1934800C - Pressure electronic converter

Info

Publication number: DE1934800C
Authority: DE
Inventors: Akio Ikeda Yamada Tada shi Suita Yamashita, (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp

Description

Die Erfindung betrifft einen druckelektrisehen Wandler mit einem Halbleiterkörper, der einen tiefe Energieniveaus erzeugenden StörstolT enthält und dessen elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von einem auf ihn einwirkenden Druck veränderlich ist, wobei zum Übertragen des einwirkenden Drucks auf den Halbleiterkörper eine Platte aus Material mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand vorgesehen ist.The invention relates to a Druckelektrisehen converter with a semiconductor body that has a deep Contains disturbances generating energy levels and its electrical resistance as a function of a pressure acting on it is variable, with for transmitting the pressure acting on the semiconductor body is provided with a plate made of material with high electrical resistivity is.

Derartige druckelektrische Wandler sind bereits vorgeschlagen worden.Such pressure-to-electrical converters have already been proposed.

Weiter ist ein druckelektrischer Wandler bekannt (französische Patentschrift 1 504 253), der einen Halbleiterkörper aufweist, der einen tiefe Energieniveaus erzeugenden StörstolT enthält und dessen elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von einem auf ihn wirkenden Druck veränderlich ist.A pressure-electrical converter is also known (French patent specification 1 504 253), which has a semiconductor body which contains a low energy level generating disturbance and its electrical Resistance is variable as a function of a pressure acting on it.

Bekannt ist ,auch ein weiterer druckelektrischer Wandler (französische Patentschrift 1441843). dessen elektrischer Widerstand druckabhängig ist und bei dem der Druckgeber plattenförmig ausgebildet ist.Another pressure-electrical converter is known (French patent specification 1441843). whose electrical resistance is pressure-dependent and in which the pressure transmitter is plate-shaped.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Belastbarkeit eines derartigen druckelektrischen Wandlers anzuheben oder bei gleichbleibender Belastbarkeit eine einfachere und billigere Ausführung des druckelektrisehen Wandlers zu ermöglichen.The object of the invention is to increase the load capacity of such a pressure-electrical converter or a simpler and cheaper version of the Druckelektrisehen with the same load capacity To enable converter.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Druckgeber verwendete Platte aus Halbleitermaterial· besteht und eine Härte aufweist, die nahezu gleich derjenigen des i'albleiterkörpers ist.According to the invention, this object is achieved in that the plate used as a pressure transmitter consists of Semiconductor material and has a hardness which is almost equal to that of the semiconductor body.

Durch die Verwendung einer Platte aus Halbleitermaterial wird erreicht, daß die zw: chen Druckgeber und Halbleiterkörper vorgesehene Elektrode sehr dünn gemacht werden kann, ohne daß die Gefahr von Leckströmen besteht. Die Übereinstimmung zwischen den Härten des druckempfindlichen Halbleiterkörpers und di.r Druckgeberplatte gestattet ein Anheben des am druckelektrisehen Wandler angreifenden Druckes, und zwar bis zur Grenze der mechanischen Belastbarkeit. Das ist eine Folge der Tatsache, daß die mechanische Druckübertragungskette bei einer derartigen Ausbildung des druckelektrisehen Wandlers keine Schwächungsstelle aufweist, die bereits vor dem Erreichen der Belastbarkcitsgrcnzcn der anderen Bauteile überlastet und damit zerstört würde.By using a plate made of semiconductor material it is achieved that the zw: chen pressure transducer and semiconductor body provided electrode can be made very thin without the risk of There is leakage currents. The correspondence between the hardnesses of the pressure-sensitive semiconductor body and the pressure transducer plate allows the pressure acting on the pressure-electrical transducer to be increased, namely up to the limit of the mechanical load capacity. This is a consequence of the fact that the mechanical No pressure transmission chain in the case of such a design of the pressure-electrical converter Has the weakening point that is already in place before the other components have reached their load capacity overloaded and thus destroyed.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt die Figur einen Aufriß eines erfindungsgemäßen druckelektrisehen Wandlers. In the drawing the invention is illustrated by way of example, namely the figure shows an elevation a pressure electrical converter according to the invention.

Ein Halbleiterkörper 1 enthält einen tiefe Energienivcaus erzeugenden Störstoff, wie Cu. Au oder Ni. Sein elektrischer Widerstand ändert sich mit einem auf ihn einwirkenden mechanischen Druck. Am Halbleiterkörper 1 ist eine mit ihm in ohmschcm Kontakt stehende Elektrode 2 angebracht. Eine weitere Elektrode 3 steht mit dem Halbleiterkörper 1 in gleichrichtendem Kontakt. Auf der Elektrode 3 ist als Druckgeber eine Platte 4 angeordnet, mit deren Hilfe der Halbleiterkörper 1 druckbcaufschlagbar ist. Die Platte 4 besteht aus einem Halbleitermaterial und weist eine Härte auf, die der des Halbleiterkörper 1 zumindest nahezu gleich ist. Die Platte 4 besteht weiter aus einem Material mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand.A semiconductor body 1 contains a low energy level generating contaminants such as Cu. Au or Ni. Its electrical resistance changes with you mechanical pressure acting on it. On the semiconductor body 1, one is in ohmic contact with it standing electrode 2 attached. Another electrode 3 is in a rectifying manner with the semiconductor body 1 Contact. On the electrode 3, a plate 4 is arranged as a pressure transducer, with the help of which the semiconductor body 1 can be pressurized. the Plate 4 consists of a semiconductor material and has a hardness which is that of the semiconductor body 1 is at least almost the same. The plate 4 is also made of a material with a high specificity electrical resistance.

Der Halbleiterkörper I wird hergestellt, indem man einen Siliziumcinkrisiall mit einem tiefe l'nergieniveaus erzeugenden StörstolT, wie Cu, Au, Co, Fe oder Ni, dotiert. Anschließend werden auf einander gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers 1 die Elektroden 2 und 3 ausgebildet. Auf die obere Elektrode 3 wird sodann die Platte 4 aufgebracht, die aus Silizium besteht. Hs kann sich dabei um einen Einkristall oder um einen VielkrisiallThe semiconductor body I is produced by making a silicon crystal with a low energy level generating interference, such as Cu, Au, Co, Fe or Ni, doped. Then be on top of each other opposite surfaces of the semiconductor body 1, the electrodes 2 and 3 formed. On the Upper electrode 3 is then applied to the plate 4, which consists of silicon. Hs can do it a single crystal or a multi-crystal

ίο handeln. Der Platte 4 können auch StörstolTe wie Au und Ag zugesetzt werden, wodurch der spezifische Widerstand des Siliziurr.s angehoben wird. Die Bodenfläche der Platte 4 kann durch Polieren oder Schlichten geglättet sein. Läßt man über die Platte 4 auf den Halbleiterkörper 1 einen Druck einwirken, so kann dessen elektrischer Widerstand in Abhängigkeit vom einwirkenden Druck gesteuert werden.ίο act. Interfering substances such as Au and Ag can also be added to the plate 4, as a result of which the specific resistance of the silicon is increased. The bottom surface of the plate 4 can be smoothed by polishing or finishing. If a pressure is allowed to act on the semiconductor body 1 via the plate 4, its electrical resistance can be controlled as a function of the pressure acting.

Besondere Anforderungen an den Aufbau der Einzelteile oder des Ganzen werden dabei nicht ge-Special requirements for the structure of the individual parts or the whole are not met.

ao stellt. Die obere Elektrode 3 kann sehr dünn gemacht werden, ohne daß deshalb Gefahr besteht, daß der Leckstrom anwächst. Da weiter die Härte der als Druckgeber verwendeten Platte 4 derjenigen des Halbleiterkörpers 1 sehr nahekommt, sind alle Voraussetzungen für eine gute Lebensdauer der Wirrichtung unter mechanischen Belastungen gegeben. Weiter ist es nicht erforderlich, die Mechanik für die Übertragung des Druckes auf die als Druckgeber verwendete Platte 4 elektrisch /u isolieren. Dafür kann vielmehr auch ein elektrisch leitendes Teil Verwendung finden. Man erhält so einen einfachen, billigen und im Betrieb stabilen druckelektrisehen Wandler.ao represents. The upper electrode 3 can be made very thin without fear of it the leakage current increases. Since further the hardness of the plate 4 used as a pressure transducer that of the Semiconductor body 1 comes very close, all requirements are for a good service life of the direction given under mechanical loads. Next it is not necessary to change the mechanics for the Transfer of the pressure to the plate 4 used as a pressure transducer electrically isolate / u. Therefore Rather, an electrically conductive part can also be used. So you get a simple, cheap one and pressure-electrical converters that are stable during operation.

In Abweichung von der hier oben beschriebenen Materialauswahl kann der Halbleiterkörper an Stelle von Silizium auch aus Ge, (JaAs, GaP, InAs oder CdSe bestehen, wobei diesen Materialien jeweils ein tiefe Energieniveaus erzeugender Störstoff zugesetzt wird. Auch die als Druckgeber verwendete Platte 4 kann an Stelle von Silizium auch aus einem anderen Halbleitermaterial hohen spezifischen Widerstandes bestehen.In a departure from the material selection described here above, the semiconductor body can instead of silicon also consist of Ge, (JaAs, GaP, InAs or CdSe, these materials each being a Impurities generating low energy levels are added. Also the plate 4 used as a pressure transducer Instead of silicon, it can also be made from another semiconductor material with a high specific resistance exist.

Als elektrischer Anschluß ist mindestens eine Elektrode mit Gleichrichtercigcnschaften erforderlich. Es können jedoch auch mehr als eine solche ElektrodeAt least one electrode with rectifier shafts is required as the electrical connection. It however, more than one such electrode can also be used

• verwendet werden. Bei Glcichstrombetrieb reicht ein ohmscher Elcktrodenkontakt aus. Bei Wechsclstrombetrieb müssen beide Elektroden Gleichrichtercigenschaften haben.• be used. An ohmic electrode contact is sufficient for direct current operation. With AC operation Both electrodes must have rectifier properties.

Claims

Claim:

Electrically pressure transducer with a semiconductor body which contains a low energy level cr-generating impurity and whose electrical resistance is variable as a function of a pressure acting on it, wherein a piece of metal with high specific electrical resistance is provided for transmitting the acting pressure to the semiconductor body, characterized in that the plate (4) consists of semiconductor material and has a hardness which is almost equal to that of the semiconductor body (1) .