RU2186438C1 - Интегральный преобразователь давления - Google Patents
Интегральный преобразователь давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186438C1 RU2186438C1 RU2001116815/28A RU2001116815A RU2186438C1 RU 2186438 C1 RU2186438 C1 RU 2186438C1 RU 2001116815/28 A RU2001116815/28 A RU 2001116815/28A RU 2001116815 A RU2001116815 A RU 2001116815A RU 2186438 C1 RU2186438 C1 RU 2186438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodiode
- semiconductor
- console
- supporting base
- light
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интегральным полупроводниковым преобразователям механических напряжений. Сущность: интегральный преобразователь давления (ИПД) выполнен на единой полупроводниковой подложке, содержит деформируемую внешним воздействием мембранную консоль и окружающее ее опорное основание, а также пполупроводниковый элемент, регистрирующий силу внешнего воздействия. Полупроводниковый элемент выполнен в виде фотодиода и расположен на опорном основании. Расстояние области пространственного заряда полупроводника до края опорного основания, прилежащего к свободному краю консоли, составляет менее диффузионной длины носителей заряда полупроводника. Напротив фотодиода на внешней стороне поверхности вблизи края консоли расположен пассивный светоизлучающий элемент, например капля люминофора, а с другой стороны фотодиода на внешней поверхности опорного основания размещен активный излучатель света, например светодиод. Верхняя планарная часть фотодиода защищена светонепроницаемым покрытием. Изобретение позволяет повысить пороговую чувствительность преобразователя и его разрешающую способность, что позволяет использовать ИПД данной конструкции в измерителях артериального давления и пульса. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интегральным полупроводниковым преобразователям механических напряжений.
Известен интегральный преобразователь давления (ИПД) [1], представляющий собой полупроводниковый кристалл с мембраной, на рабочей поверхности которой сформирован тензорезистивный мост. Тензорезисторы расположены в местах, максимально приближенных к краям мембраны и окружены высоколегированной охранной областью, а на поверхности ИПД имеется не менее одного омического контакта к кристаллу, соединенного с отдельной контактной площадкой. Каждое плечо моста образовано парой тензорезисторов.
Недостатком данного устройства является то, что тензорезисторы размещаются на мембране в местах максимальных ее деформаций, т.е. вблизи края мембраны, где ее пространственное перемещение, вызывающее эту деформацию, минимально. В связи с этим, пороговая чувствительность ИПД снижается. Кроме того, в мостовых схемах чувствительность преобразователя зависит от напряжения питания, что требует дополнительных инструментальных средств его стабилизации.
Наиболее близким техническим решением является полупроводниковый датчик давления [2], содержащий опорное основание, деформируемую внешним воздействием мембранную консоль, закрепленную на основании, и полупроводниковые элементы, регистрирующие силу внешнего воздействия, смонтированные на консоли вблизи ее места выхода из опорного основания, где возникают максимальные напряжения при деформации под действием внешнего давления. В полупроводниковом датчике, регистрирующем внешнее воздействие за счет изменения электрических характеристик полупроводниковых элементов используют несколько полевых транзисторов с различными характеристиками.
Недостатком данного устройства является близость расположения полевых транзисторов к опорному основанию, что уменьшает пороговую чувствительность датчика.
Предлагаемый ИПД направлен на решение задачи повышения пороговой чувствительности преобразователя, а следовательно, его разрешающей способности, что важно при регистрации небольших изменений давления, например, в измерителях артериального давления и пульса.
Поставленная задача решается тем, что ИПД выполнен на единой полупроводниковой подложке, содержит деформируемую внешним воздействием мембранную консоль и окружающее ее опорное основание, а также полупроводниковый элемент, регистрирующий силу внешнего воздействия. Полупроводниковый элемент выполнен в виде фотодиода, например со структурой МДП, и расположен на опорном основании. Расстояние области пространственного заряда полупроводника до края опорного основания, прилежащего к свободному краю консоли, составляет менее диффузионной длины носителей заряда полупроводника. Напротив фотодиода на внешней поверхности вблизи края консоли расположен пассивный светоизлучающий элемент, например капля люминофора, а с другой стороны фотодиода на внешней поверхности опорного основания размещен активный излучатель света, например светодиод. Верхняя планарная часть фотодиода защищена светонепроницаемы покрытием.
На фиг.1 представлена рабочая поверхность ИПД, на фиг.2 - его продольный разрез.
На полупроводниковой подложке сформирована мембранная консоль 1, закрепленная на окружающем ее опорном основании 2. На этом основании выполнен МДП-фотодиод, состоящий из полевого электрода 3 с контактной площадкой 4, подзатворного диэлектрика 5 и полупроводника с областью пространственного заряда (ОПЗ) 6. Расстояние ОПЗ d до края опорного основания, прилежащего к свободному краю консоли, составляет менее диффузионной длины носителей заряда полупроводника. На краю свободного края консоли напротив МДП фотодиода размещена капля люминофора 7. На опорном основании за фотодиодом расположен светодиод 8. Верхняя планарная часть фотодиода защищена светонепроницаемым покрытием 9.
Функционирование ИПД осуществляется следующим образом. Излучение от светодиода 8 инициирует собственное излучение люминофора 7. Светонепроницаемое покрытие 9 препятствует проникновению излучения от светодиода в фоточувствительную область фотодиода.
В отсутствие внешнего воздействия мембранная консоль 1 не искривлена, поэтому излучение от люминофора 7 также не попадает в фоточувствительную область фотодиода. Под действием внешнего давления свободный конец консоли опускается, и излучение от люминофора попадает в торец полупроводника опорного основания вблизи ОПЗ. Поскольку расстояние от ОПЗ до края опорного основания меньше диффузионной длины носителей заряда, фотогенерированные носители попадают в область ОПЗ, вызывая фототок во внешней цепи фотоприемника. Чем сильнее прогиб консоли, тем больше величина фототока в пределах механической прочности конструкции. Таким образом, реализуется преобразование внешнего давления в электрический сигнал.
Когда свободный край консоли уже начинает перемещаться под действием давления, механические напряжения, возникающие при искривлении консоли, еще не достигают значений, которые могли быть зафиксированы тензопреобразователями, поэтому регистрация пространственного перемещения в принципе имеет преимущество по значению пороговой чувствительности, чем регистрация механических напряжений.
Способ регистрации фототока зависит от схемы включения фотодиода. В случае применения МДП фотоприемника может быть использован, например, фотоваракторный режим или импульсный режим с накоплением заряда и считыванием его в подложку. Кроме того, фотоприемник на опорном основании может быть выполнен в виде p-n фотодиода, либо диода с барьером Шоттки.
Предлагаемое устройство выполняется с использованием стандартных технологических процессов, применяемых при изготовлении полупроводниковых интегральных схем, что позволяет обеспечить его серийное производство.
Благодаря высокой чувствительности и надежности интегральный преобразователь давления может найти применение в медицинской аппаратуре для измерения и контроля кровяного давления и пульса.
Литература
1. Патент РФ N2035089, кл. H 01 L 29/84, приоритет от 09.08.93, Зимин В. Н. , Салахов Н.З., Шабратов Д.В., Шелепин Н.А. Интегральный преобразователь давления.
1. Патент РФ N2035089, кл. H 01 L 29/84, приоритет от 09.08.93, Зимин В. Н. , Салахов Н.З., Шабратов Д.В., Шелепин Н.А. Интегральный преобразователь давления.
2. Патент Японии, Полупроводниковый датчик, 2748277В2, 3003970А, кл. H01L 29/84, 31.05.89.
Claims (1)
- Интегральный преобразователь давления, содержащий выполненные на единой полупроводниковой подложке деформируемую внешним воздействием мембранную консоль и ее опорное основание, а также полупроводниковый элемент, регистрирующий силу внешнего воздействия, отличающийся тем, что полупроводниковый элемент выполнен в виде фотодиода, сформированного на опорном основании, причем расстояние области пространственного заряда фотодиода до края опорного основания, прилежащего к свободному краю консоли, составляет менее диффузионной длины носителей заряда полупроводника, на краю внешней поверхности консоли расположен люминесцентный элемент, а с другой стороны фотодиода на внешней поверхности опорного основания размещен активный излучатель света, при этом верхняя планарная часть фотодиода защищена от света.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116815/28A RU2186438C1 (ru) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Интегральный преобразователь давления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001116815/28A RU2186438C1 (ru) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Интегральный преобразователь давления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2186438C1 true RU2186438C1 (ru) | 2002-07-27 |
Family
ID=20250899
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001116815/28A RU2186438C1 (ru) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | Интегральный преобразователь давления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2186438C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730890C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2020-08-26 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Датчик давления с интегральным преобразователем температуры пониженного энергопотребления |
-
2001
- 2001-06-21 RU RU2001116815/28A patent/RU2186438C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730890C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2020-08-26 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Датчик давления с интегральным преобразователем температуры пониженного энергопотребления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10908302B2 (en) | Semiconductor photo-detection device and radiation detection apparatus | |
US8735886B2 (en) | Image detector | |
US20050031174A1 (en) | Arrangement for authentication of a person | |
KR100908124B1 (ko) | 혈압측정용 압력 센서 및 그 제조방법 | |
US6812494B2 (en) | Semiconductor device | |
RU2186438C1 (ru) | Интегральный преобразователь давления | |
CN102446945B (zh) | 半导体光电探测器和辐射检测装置 | |
US20090194827A1 (en) | Semiconductor Device Having Element Portion and Method of Producing the Same | |
US9917118B2 (en) | Photodetector array and method of manufacture | |
JP2010245078A (ja) | 光電変換装置、エックス線撮像装置 | |
KR20150122797A (ko) | 자외선 반도체 센서 장치 및 자외선 방사 측정 방법 | |
CN100440520C (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
JP4377072B2 (ja) | 3次元測定モジュール | |
KR101109278B1 (ko) | 고체 촬상 장치 | |
CN111630355B (zh) | 光检测装置 | |
US20200135712A1 (en) | Implantable device and manufacturing method of the same | |
US7332725B2 (en) | Sensor arrangement for recording a radiation, computer tomograph comprising said sensor arrangement and corresponding production method | |
JP2006242757A (ja) | 半導体圧力センサ | |
US11107852B2 (en) | Light receiving element having light blocking section covering at least part of amplifier circuit, light receiving module , photoelectric sensor and biological information measurement | |
US20090127644A1 (en) | Semiconductor device comprising an image sensor, apparatus comprising such a semiconductor device and method of manufacturing such a semiconductor device | |
JP2004317339A (ja) | 静電容量型外力検出装置 | |
JPS635232A (ja) | 圧力検出器 | |
JPS62169476A (ja) | 受光ダイオ−ドアレ− | |
JPH11340512A (ja) | 半導体検査装置及び端面発光型発光光半導体素子ウェハーの検査方法 | |
JPH02166774A (ja) | 半導体受光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050622 |