DE1934802A1 - Semiconductor converter for converting pressure into electrical quantities - Google Patents
Semiconductor converter for converting pressure into electrical quantitiesInfo
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Description
Halbleiterwandler zu:n Οώsetzen von DrucK in elektrische GrößenSemiconductor converter to: use of pressure in electrical quantities
Die Erfindung betrifft einen Halbleiter wandler zuai Umsetzen von Druck in elektrische Größen mit einem HalüleiterDauelement, das einen riefniveaustörstoff entnäit 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. -The invention relates to a semiconductor converter zuai Converting pressure into electrical quantities with a semiconductor component, the one called level disruptive material and its electrical resistance as a function of one the pressure applied is variable. The invention is particularly concerned with such a semiconductor converter with the build-up of the plate that transfers the pressure to the transducer. -
Halbleiterbauelemente, deren elektrischer Widerstand sich in Abhängigkeit von einem auf sie einwirKenden DrucK: verändert, sind bekannt. So wird beispielsweise in: einem Gera ι für Lugspannungsmessung eine dünne Germaniumschient verwendet. Es gibt weiter eine Druckfühlpatrone mit einem· Süiziumeiement und einen Druckmesser, bei dem die Druckempfindlichkeit einer pn-Grenzschicht ausgenützt wird. Keine dieser bekannten Vorrichtungen benützt jedoch ein Element mit einem 'iiefniVeaustorstoff.Semiconductor components, their electrical resistance changes depending on a pressure acting on it: changes, are known. For example, in: a device for Lug voltage measurement uses a thin germanium bar. There is also a pressure sensing cartridge with a silicon element and a pressure meter in which the pressure sensitivity of a pn boundary layer is used. None of these known devices however, uses an element with an ineffective substance.
009812/1174009812/1174
Erst, den Erfindern ist der Nachweis gelungen, da.2 ein Halbleiterbauelement, das einen rief niveaustör stoff enthalt, nin- ! sichtlich seines pezifisehen elektrischen Widerstandes eine none ί E:npfindiicniceit für auf es einwirkende Druckbeiastunken zei^t. !Diese hone Empfindlichkeit führt dazu, daß der elektrische λ id erstand des Elementes selbst dann eine deutliche. "Änderung erfänrt, wenn es mit Hilfe einer flacnen Platte zusammengedrückt wird. Es ! wird so .ein.-stabiler Betrieb des druckemfpindlichen Elementes 1 durch Ausbilden der Vorrichtung-zu:n "Aufbringen, des Drucks hxs fia-I cne Platte-sichergestellt» Die Erfinder haben festgestellt, oa.3Only when the inventors succeeded in proving that.2 a semiconductor component that contains a level interfering substance is nin-! Visible to its specific electrical resistance, there is a none E: sensitivity for pressure drops acting on it. This high sensitivity leads to the fact that the electrical λ id of the element itself then becomes marked. "Change takes place when it is pressed together with the help of a flat plate. It! Is. A-stable operation of the pressure-sensitive element 1 by forming the device-to: n" application, the pressure hxs fia-I cne plate-ensured » The inventors have found 3
es besonders vorteilhaft ist, diese flache Platte als Detail platte ; auszucilden, die eine isolierende Beschichtung trägt.it is particularly advantageous to use this flat plate as a detail plate ; to be drawn out, which carries an insulating coating.
ι HalDleiterwandier zum Umsetzen von Druck in elektriscneι HalDleiterwandier for converting pressure into electricity
I Größen in der hier oben erläuterten Äusführungsförüi :weisen einen ; sehr einfachen Aufbau auf und sind im Betrieb überaus stabil* Sie können, deshalb in vielen Industriezweigen Verwendung finden, and zwar beispielsweise als FestKörperschalter? als DracicfUnier oder j als akustische Baueleaente.I sizes in the execution form explained above : have a; very simple structure and are extremely stable in operation * They can therefore be used in many branches of industry, for example as solid-state switches ? as DracicfUnier or j as an acoustic construction element.
■ Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung:■ Further details, advantages and features of the invention:
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung· In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt dieemerge from the following description · In the drawing is For example, the invention illustrates, namely FIG
1 einzige Figur im Aufriß und teilweise geschnitten eine Ausfüh-1 single figure in elevation and partially cut an execution
! rungsform des erfindungsgeniäßen drucke! ektri sch en Wandlers, .»·""! Form of the inventive print! electric converter,. »·" "
00&8 12/ίϊ 7ί00 & 8 12 / ίϊ 7ί
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
• Auf der Figur erkennt man das Halbleiterbauelement 1. Di e-• The figure shows the semiconductor component 1. The
Sees enthält .einen riefniveaustörstoff wie Cu, Au oiler Hi. Sein elektrischer widerstand ändert sich mit einem auf es einwirkenden Druck. An das Halbleiterbauelement 1 ist eine ohm sehe ElektrodeSees contains .ein call level impurities such as Cu, Au oiler Hi. being electrical resistance changes with one acting on it Pressure. An ohmic electrode is attached to the semiconductor component 1
j 2 angebracht. Eine weitere Elektrode 5 steht mit dem Kalbleiterj bauelement 1 in G-leichrichterkontakt. Auf der Elektrode 3 ist " j eine drukiib er tragende Platte 4 angeordnet. Sie dient dazu, einen ."■ I DrucK von auiSen zum Halbleiterbauelement 1 zu führen. Die Platte I 4 besteht aus einem Halbleiter, dessen Härte nahezu gleich derj jenigen des Haibleiterbauelementes 1-ist. Die Platte 4 ist aus : metallischem Material hergestellt und weist eine geeignete isos lierende Beschichtung· 5 auf.j 2 attached. Another electrode 5 is in rectifier contact with the Kalbleiterj component 1. A pressure-bearing plate 4 is arranged on the electrode 3. It serves to conduct pressure from the outside to the semiconductor component 1. The plate I 4 consists of a semiconductor whose hardness is almost the same as that of the semiconductor component 1. The plate 4 is made of : metallic material and has a suitable insulating coating x 5.
ι ■ "ι ■ "
Γ ' Die Ausführungsform soll nun noch mehr ins Einzelne peäend · beschrieben werden. Das Halbleiterbauelement 1 wird dadurch hergestellt, daß man eineniiefniveaustörstoff wie Gu, Au, Co, Fi Γ 'The embodiment should now peäend even more in detail to be discribed. The semiconductor component 1 is produced by using a low level impurity such as Gu, Au, Co, Fi
I oder Ki einea Siliaiumeinkristall zufügt. Auf der oberen Elektrode 3 ist eine ,Metallplatte 4 angeordnet. Diese ist beispielsweise eine Platte aus metallischem Siliaium, Sie trägt eine Seschicntung. 5 aus isolierendem Material \vie SiO oder SiOn. Die Schicht kann { durch Dämpfablagerung oder durch thermische Oxidation erzeugt seinL Durch Anlegen eines Drucks an das Halbleiterbauelement 1 über die tuetallplatte 4> die die isolierende ßeschichtung 5 trägt, kann so der elektrische Widerstand des Halbleiterbauelementes 1 in · Abhängigkeit vom einwirkenden Druck gesteuert werden. . 'I or Ki adds a silicon single crystal. A metal plate 4 is arranged on the upper electrode 3. This is, for example, a plate made of metallic silicon, it wears a seschicntung. 5 made of insulating material such as SiO or SiOn. The layer may {by Dämpfablagerung or by thermal oxidation produces seinL By applying a pressure to the semiconductor device 1 via the tuetallplatte 4> which carries the insulating ßeschichtung 5, so the electrical resistance of the semiconductor device 1 in · a function of the applied pressure can be controlled. . '
^ : 009812/ΊΤ74 " ;"~ " ' ΐ7 ^ : 009812 / ΊΤ74 ";" ~ "'ΐ7
BADBATH
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß der erfindungs*· gemäße druckelektrische Wandler derart aufgebaut ist, daß auf das . druckempfindliche Element der Druck.über eine Metallplatte ein- ; wirkt, die eine Beschichtung aus Isoliermaterial aufweist. Bei . einem derartigen Aufbau kann der Leckstrom vom druckempfindlichen Element auf ein t.tiriimum reduziert werden, und das selbst dann, wenn die Metallplatte das Halbleiterbauelement berührt. Es ist ■ weiter nicht erforderlich, ein Halbleiterbauelement eines be sonde-;, ren ryps, beispielsweise der Mesa-Bauart zu verwenden. Man erhält also erfindurigsgemäS einen einfachen, wirtschaftlich herzustellenden und im Betrieb stabilen druckelektrischen Wandler. From the above description it follows that the pressure-electrical converter according to the invention is constructed in such a way that the. pressure-sensitive element of the pressure via a metal plate ; acts, which has a coating of insulating material. At . With such a structure, the leak current from the pressure-sensitive element on a t .tiriimum be reduced, and even when the metal plate in contact with the semiconductor device. It is also not necessary to use a semiconductor component of a special type, for example of the Mesa type. According to the invention, a simple, economical to manufacture and stable in operation pressure-electrical converter is thus obtained.
Nach der oben beschriebenen Ausführungsform wird Silizium ; für das druckempfindliche Halbleiterbauelement verwendet. Selbst- f verständlich können auch andere Halbleiter wie Ge, GaAs, GaP, iAccording to the embodiment described above, silicon is used; used for the pressure sensitive semiconductor device. F self-evident, other semiconductors such as Ge, GaAs, GaP, i
j InAs und CdSe mit einem zugesetzten Tiefniveaustörstoff verwendet !werden. Für die Druckübertragungsplatte soll nach der obigen Be- j j Schreibung metallisches Silizium verv/endet werden. Es können aber auch andere metallische Materialien, beispielsweise Eisen, Nickel, Eisen-Nickel-Legierungen, Wolfram, Molybdän, oder Wolfram-Molybdäii'j-Legierungen Verwendung finden.j InAs and CdSe used with an added low-level impurity !will. For the pressure transfer plate, according to the above Be j j Spelling metallic silicon will be used / ended. But it can also other metallic materials, for example iron, nickel, Iron-nickel alloys, tungsten, molybdenum, or tungsten-molybdenum alloys Find use.
Die isolierende Beschichtung kann auf die Metallplatte durciiThe insulating coating can be applied to the metal plate
Zerstäubung eines geeigneten Oxyds oder Nitrats aufgebracht werden» Die Metallplatte kann weiter mit einem Glasüberzug aus einem ge- ;■■ eigneten glasflüssigen Material oder mit- einem Plastiküberzug i'Atomization of a suitable oxide or nitrate can be applied »The metal plate can also be coated with a glass coating made of a suitable glassy liquid material or with a plastic coating i '
■■. ■ ■ - 5 - j■■. ■ ■ - 5 - j
- , 009812/1174-, 009812/1174
versehen werden. Die isolierende Beschichtung-muß selbstverständlich
nicht die gesamte Oberfläche der Platte abdecken, wie das-"
in der Figur gezeigt ist. Ss genügt, wenn die dem druckempfindlichen
Element benachbarte Oberfläche der Metallplatte durch das
Isoliermaterial abgedeckt ist. Als elektrische Anschlüsse ist
mindestens eine Elektrode mit Gleichrichterkontakt erforderlich.
Jede beliebige Anzahl zusätzlicher solcher Elektroden ist zulässig. Bei der Verwendung in .'Gleichstromkreisen genügt die Verwendung
einer ohmsehen Elektrode. In Wechselstroiakreisen müssen
beide Elektroden gleichrichtenden Kontakt haben.be provided. The insulating coating does not, of course, have to cover the entire surface of the plate, as is shown in the figure. Ss suffices if the surface of the metal plate adjacent to the pressure-sensitive element is covered by the insulating material. As electrical connections
at least one electrode with a rectifier contact is required. Any number of additional such electrodes is permitted. When used in DC circuits, the use of an ohmic electrode is sufficient. In AC circuits, both electrodes must have rectifying contact.
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