RU102813U1 - Датчик магнитного поля - Google Patents
Датчик магнитного поля Download PDFInfo
- Publication number
- RU102813U1 RU102813U1 RU2010121017/28U RU2010121017U RU102813U1 RU 102813 U1 RU102813 U1 RU 102813U1 RU 2010121017/28 U RU2010121017/28 U RU 2010121017/28U RU 2010121017 U RU2010121017 U RU 2010121017U RU 102813 U1 RU102813 U1 RU 102813U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring bridge
- magnetic field
- piezoresistors
- insulating layer
- sensor
- Prior art date
Links
Abstract
Датчик магнитного поля, выполненный в кремнии по технологии, совместимой с микроэлектронной, состоящий из чувствительной мембраны, пьезорезисторов измерительного моста, шин металлизации, изолирующего слоя и кремниевой подложки, отличающийся тем, что изолирующий слой изготовлен из диэлектрического полимера, чувствительная мембрана изготовлена из композиционного материала, состоящего из диэлектрической полимерной матрицы, армированной ориентированным массивом углеродных нанотрубок с закрепленной частицей металла переходных групп, при этом отклонение чувствительной мембраны под воздействием магнитного поля вызывает деформацию пьезорезисторов измерительного моста, к пьезорезисторам измерительного моста подведены четыре металлических контакта (3-6), из которых 3 - заземлен, на 4 - подается напряжение питания, а 5, 6 - являются измерительными, причем металлические контакты 3, 4 и 5, 6 изолированы друг от друга изолирующим слоем, а выходной сигнал датчика снимается непосредственно с измерительного моста с контактов 5, 6.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области первичных преобразователей магнитного поля и может быть использовано в сенсорной аппаратуре, используемой в автоэлектронике, автоматике и робототехнике, измерительной технике, системах навигации и ориентации, безопасности, экологического мониторинга.
Известен датчик магнитного поля типа полевого датчика Холла (Мордкович В.Н. и др. Полевой датчик Холла - новый тип преобразователя магнитного поля. Датчики и системы, 2003, №7, с.33-37), содержащий области истока, канала, стока, сформированные в слое кремния структуры «кремний на изоляторе», подзатворный диэлектрик на поверхности канала, затвор на поверхности подзатворного диэлектрика, скрытый в кремниевой подложке диэлектрический слой, расположенный под каналом, причем подложка выполняет роль второго затвора. Такой датчик обладает чувствительностью к слабым магнитным полям.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
а) совместимость технологии датчика с микроэлектронной технологией;
б) чувствительность к высоким магнитным полям.
в) наличие шин металлизации;
е) использование кремниевой подложки.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является высокая стоимость, обусловленная высокой стоимостью структур «кремний на изоляторе».
Известен также датчик магнитного поля на основе двухстокового полевого транзистора (R.S.Popovic Hall Effect Devices IoP, Publishing Ltd, 2004., p.357), сформированный на основе полупроводника (например, Si) и содержащий области истока, канала, двух стоков, подзатворный диэлектрик на поверхности полупроводника над каналом и затвор, расположенный на поверхности подзатворного диэлектрика.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
а) датчик выполнен в кремнии;
б) совместимость технологии датчика с микроэлектронной технологией;
в) наличие шин металлизации;
г) чувствительность к слабым магнитным полям.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является недостаточная чувствительность датчика к слабым магнитным полям.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является тензодатчик мебранного типа, предназначенный для прецизионного измерения величины приложенного усилия в диапазоне 0:1.5 кг (модель датчика HONEYWELL MicroSwitch http://www.filur.net/index.php?mod=art&id=41&). Чувствительный элемент датчика состоит из имплантированных в кремниевую мембрану пьезорезисторов измерительного моста; детектируемое поле воздействует на чувствительную диафрагму. Датчик может размещаться как на печатной плате, так и на отдельном кронштейне-держателе и выполнен по технологии, совместимой с технологией микроэлектроники.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
а) датчик выполнен в кремнии;
б) совместимость технологии датчика с микроэлектронной технологией;
в) наличие пьезорезисторов измерительного моста;
г) наличие шин металлизации;
д) конструкция датчика мембранного типа;
е) наличие изолирующего слоя.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что данный датчик не детектирует магнитное поле, а также сложность и прецизионность технологии формирования кремниевых чувствительных мембран.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является удешевление технологии производства и повышение чувствительности датчиков магнитного поля, а также создание датчика по стандартной технологии микроэлектроники за счет выполнения ее в полупроводниковой пластине.
Для достижения технического результата предложена датчик магнитного поля, выполненный в кремнии по технологии, совместимой с микроэлектронной, состоящий из чувствительной мембраны, пьезорезисторов измерительного моста, шин металлизации, изолирующего слоя и кремниевой подложки, при этом изолирующий слой изготовлен из диэлектрического полимера, чувствительная мембрана изготовлена из композиционного материала, состоящего из диэлектрической полимерной матрицы, армированной ориентированным массивом углеродных нанотрубок с закрепленной частицей металла переходных групп.
На Рис.1 приведено сечение предлагаемого датчика магнитного поля.
Датчик магнитного поля, выполненный в кремнии по технологии, совместимой с микроэлектронной, состоящий из чувствительной мембраны 1, пьезорезисторов измерительного моста 2, шин металлизации 3-6, изолирующего слоя 7 и кремниевой подложки 8, при этом изолирующий слой 7 изготовлен из диэлектрического полимера, чувствительная мембрана 1 изготовлена из композиционного материала, состоящего из диэлектрической полимерной матрицы, армированной ориентированным массивом углеродных нанотрубок 9 с закрепленной частицей металла переходных групп 10.
Устройство работает следующим образом.
Датчик мембранного типа помещается в магнитное поле. При внесении в магнитное поле чувствительная мембрана 1 будет отклоняться от положения равновесия по направлению силовых линий магнитного поля, либо в противоположном направлении. Отклонение чувствительной мембраны зависит от величины поля, модуля Юнга и ее магниточувствительности. При этом параметры модуля Юнга и магниточувствительности задаются концентрацией УНТ 9. На конце каждой углеродной нанотрубки закреплена частица металла переходных групп 10, что обусловлено методом роста УНТ (например, по методу, предложенному П.В.Фурсиковым в статье Каталитический синтез и свойства углеродных нановолокон //International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. - 2005. №1. C. 24-40). Отклонение чувствительной мембраны 1 под воздействием магнитного поля вызывает деформацию пьезорезисторов измерительного моста 2, на изменении сопротивлений которых основан принцип работы датчика. К пьезорезисторам измерительного моста 2 (рис.2) подведены четыре металлических контакта 3-6, из которых 3 - заземлен, на 4 - подается напряжение питания, а 5, 6 - являются измерительными. При этом металлические контакты 3, 4 и 5, 6 изолированы друг от друга изолирующим слоем 4, а выходной сигнал датчика снимается непосредственно с измерительного моста 2 с контактов 5, 6.
Технико-экономические преимущества заявленного устройства перед известными выражены в повышении магнитной чувствительности и возможности регулирования параметров чувствительной мембраны за счет использования композиционного материала мембраны, состоящего из диэлектрической полимерной матрицы, армированной ориентированным массивом углеродных нанотрубок с закрепленной частицей металлов переходных групп, обладающих высокой магниточувствительностью, а также удешевление технологии производства за счет использования полимерных материалов и технологии поверхностной обработки..
Claims (1)
- Датчик магнитного поля, выполненный в кремнии по технологии, совместимой с микроэлектронной, состоящий из чувствительной мембраны, пьезорезисторов измерительного моста, шин металлизации, изолирующего слоя и кремниевой подложки, отличающийся тем, что изолирующий слой изготовлен из диэлектрического полимера, чувствительная мембрана изготовлена из композиционного материала, состоящего из диэлектрической полимерной матрицы, армированной ориентированным массивом углеродных нанотрубок с закрепленной частицей металла переходных групп, при этом отклонение чувствительной мембраны под воздействием магнитного поля вызывает деформацию пьезорезисторов измерительного моста, к пьезорезисторам измерительного моста подведены четыре металлических контакта (3-6), из которых 3 - заземлен, на 4 - подается напряжение питания, а 5, 6 - являются измерительными, причем металлические контакты 3, 4 и 5, 6 изолированы друг от друга изолирующим слоем, а выходной сигнал датчика снимается непосредственно с измерительного моста с контактов 5, 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121017/28U RU102813U1 (ru) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Датчик магнитного поля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010121017/28U RU102813U1 (ru) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Датчик магнитного поля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU102813U1 true RU102813U1 (ru) | 2011-03-10 |
Family
ID=46311619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010121017/28U RU102813U1 (ru) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Датчик магнитного поля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU102813U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694788C1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-07-16 | федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" | Чувствительный элемент преобразователя магнитного поля |
-
2010
- 2010-05-24 RU RU2010121017/28U patent/RU102813U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2694788C1 (ru) * | 2018-12-21 | 2019-07-16 | федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" | Чувствительный элемент преобразователя магнитного поля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110608825B (zh) | 基于聚酰亚胺基底微结构的柔性压力传感器及其制备方法 | |
Yao et al. | Humidity sensing behaviors of graphene oxide-silicon bi-layer flexible structure | |
CN106441646B (zh) | 一种柔性压力传感器及其制备方法 | |
CN108291797B (zh) | 含直线诱导的裂纹的高灵敏度传感器及其制造方法 | |
WO2006060452A3 (en) | Piezoresistive strain concentrator | |
Liu et al. | Bio-inspired highly flexible dual-mode electronic cilia | |
Alpuim et al. | Piezoresistive silicon thin film sensor array for biomedical applications | |
JP2010522443A (ja) | カーボン・ナノチューブ又は半導体ナノワイヤを包含する複合ダイアフラムを用いたセンサ | |
Zhang et al. | Annularly grooved diaphragm pressure sensor with embedded silicon nanowires for low pressure application | |
CN103616098A (zh) | 一种高精度基于金属弹性元件的挠曲电式压力传感器 | |
Song et al. | Exploitation of aeroelastic effects for drift reduction, in an all-polymer air flow sensor | |
Kane et al. | CMOS-compatible traction stress sensor for use in high-resolution tactile imaging | |
Guo et al. | Stand-alone stretchable absolute pressure sensing system for industrial applications | |
Fung et al. | Fabrication of CNT-based MEMS piezoresistive pressure sensors using DEP nanoassembly | |
Shaby et al. | Enhancing the performance of mems piezoresistive pressure sensor using germanium nanowire | |
CN105762272B (zh) | 基于巨压电效应的氧化锌纳米阵列应变传感器及其测量电路、标定系统和制备方法 | |
RU102813U1 (ru) | Датчик магнитного поля | |
Katageri et al. | Carbon nanotube based piezoresistive pressure sensor for wide range pressure sensing applications-a review | |
CN104090104A (zh) | 用于浓度为0.5-10微克/毫升的肿瘤标志物检测的碳纳米管微悬臂梁生物传感器 | |
MY164500A (en) | A piezoresistive accelerometer | |
Zhu et al. | A wide range and high repeatability MEMS pressure sensor based on graphene | |
US11120930B2 (en) | Method for manufacturing high-sensitivity piezoresistive sensor using multi-level structure design | |
Kane et al. | A CMOS compatible traction stress sensing element for use in high resolution tactile imaging | |
Lee et al. | Stretchable strain sensor based on metal nanoparticle thin film for human motion detection & flexible pressure sensing devices | |
Maflin Shaby et al. | Analysis and optimization of sensitivity of a MEMS peizoresistive pressure sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110525 |