RU2465561C2 - Микроэлектромеханический датчик давления - Google Patents
Микроэлектромеханический датчик давления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465561C2 RU2465561C2 RU2009105634/28A RU2009105634A RU2465561C2 RU 2465561 C2 RU2465561 C2 RU 2465561C2 RU 2009105634/28 A RU2009105634/28 A RU 2009105634/28A RU 2009105634 A RU2009105634 A RU 2009105634A RU 2465561 C2 RU2465561 C2 RU 2465561C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure sensor
- silicon
- membrane
- etched
- base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относится к емкостным датчикам давления газов и жидкостей, в частности микроэлектромеханическим, которые используются для контроля давления в устройствах промышленной автоматики, в гидросистемах. Техническим результатом является повышение разрешающей способности датчика давления. Микроэлектромеханический датчик давления, выполнен в виде жестко соединенных стеклянного основания и кремниевого чувствительного элемента. Стеклянное основание металлизировано и является неподвижным электродом. Кремниевый чувствительный элемент представляет собой вытравленную в кремниевой пластине конфигурацию - основание, в котором вытравлены полость (рабочий объем) тонкой мембраны, жесткость которой определена диапазоном измеряемых давлений, и канал для подвода проводника. Жесткий элемент в центре мембраны является обкладкой конденсатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к емкостным датчикам давления газов и жидкостей, в частности микроэлектромеханическим, которые используются для контроля давления в устройствах промышленной автоматики, в гидросистемах и пр.
Известен датчик давления [1]. В нем используется толстая опорная пластина (фиксированный электрод), на которой закреплена диафрагма с емкостным электродом (подвижный электрод), на диафрагме по ее ободу закреплена электродная пластина. Под действием давления диафрагма отклоняется, создавая выходной сигнал.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является микроэлектронный датчик давления [2]. Предлагаемое изобретение заключается в том, что основание датчика выполняется из двух частей: верхняя часть основания полностью идентична с кремниевым чувствительным элементом по конфигурации, размерам и кристаллографической ориентации, а нижняя часть основания выполняется из кремния, стекла или керамики таким образом, что ее боковые внешние размеры вписываются в размеры углубления под мембраной. Соответствующие конструктивные элементы датчика жестко соединены с помощью стекла.
Недостатком этого решения является недостаточно высокая разрешающая способность.
Избежать этого недостатка можно тем, что в датчике давления, выполненном в виде жестко соединенных стеклянного основания и кремниевого чувствительного элемента, стеклянное основание металлизировано и является неподвижным электродом, а кремниевый чувствительный элемент представляет собой вытравленную в кремниевой пластине конфигурацию - основание, в котором вытравлены полость (рабочий объем) тонкой мембраны, жесткость которой определена диапазоном измеряемых давлений, и канал для подвода проводника. Жесткий элемент в центре мембраны является обкладкой конденсатора.
Наличие отличительных признаков указывает на соответствие критерию "новизна".
Указанные отличительные признаки неизвестны в патентной литературе, и поэтому предложенное техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".
На фиг.1 представлены: а- конструкция датчика давления,
b - принцип работы чувствительного элемента.
На фиг.2 представлена конструктивная схема подвижного элемента микроэлектромеханического датчика давления.
Как показано на фиг.1, датчик давления содержит: 1 - контактные площадки, 2 - мембрана, 3- основание (статор), 4 - нижняя обкладка конденсатора.
Как показано на фиг.2, 2 - мембрана (2.1 - тонкая мембрана, 2.2 - элемент жесткости), 3 - основание (статор), 5 - внутренняя полость, 6 - электрод емкостного датчика перемещения, 7 - канавка для подвода проводника нижней обкладки.
Чувствительный элемент (мембрана) представляет вытравленную в кремниевой пластине конфигурацию - основание, в котором вытравлена полость (рабочий объем) тонкой мембраны, жесткостью которой определяется диапазон измеряемых давлений. Жесткий элемент в центре мембраны является обкладкой конденсатора и характеризует изменение емкости, зависящее от перемещения, а не от формы мембраны. Канавка служит для изоляции обкладок конденсатора и герметизируется.
Принцип работы датчика давления заключается в том, что под действием разности давлений с различных сторон мембрана прогибается, что приводит к изменению собственной емкости конденсатора.
Емкостная система съема сигнала формируется на основе подвижной кремниевой части чувствительного элемента и металлизированной стеклянной основы.
Данный тип конструкции микроэлектромеханических датчиков давления обладает рядом преимуществ. В предложенном типе конструкций используется бесконтактный способ передачи энергии, что приводит к отсутствию трения между деталями. Этот фактор влияет на увеличение механической надежности изделия. Отсутствие накопления объемного заряда приводит также к увеличению электрической надежности. Предложенный тип конструкции в силу отсутствия сильных механических деформаций не предъявляет высоких требований к усталостным свойствам конструкционного материала. Емкостная система съема в совокупности с современными электронными схемами обработки сигнала позволяет достигнуть высокой точности определения положения подвижной части микроэлектромеханических датчиков давления.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения разрешающей способности.
Данное решение может быть осуществлено на предприятиях РФ на оборудовании, изготавливаемом в РФ, и соответствует критерию "промышленная применимость".
Источники информации
1. Патент РФ на изобретение №2120117, кл. G01L 9/12, опубликовано 10.10.1998.
2. Патент РФ на изобретение №2169912, кл. G01L9/04 опубликовано 27.06.2001.
Claims (2)
1. Микроэлектромеханический датчик давления, выполненный в виде жестко соединенных стеклянного основания и кремниевого чувствительного элемента, отличающийся тем, что стеклянное основание металлизировано и является неподвижным электродом, а кремниевый чувствительный элемент представляет собой вытравленную в кремниевой пластине конфигурацию - основание, в котором вытравлены полость (рабочий объем) тонкой мембраны и канал для подвода проводника, а жесткий элемент в центре мембраны является обкладкой конденсатора.
2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что жесткость тонкой мембраны определена диапазоном измеряемых давлений.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009105634/28A RU2465561C2 (ru) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | Микроэлектромеханический датчик давления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009105634/28A RU2465561C2 (ru) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | Микроэлектромеханический датчик давления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009105634A RU2009105634A (ru) | 2010-08-27 |
| RU2465561C2 true RU2465561C2 (ru) | 2012-10-27 |
Family
ID=42798351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009105634/28A RU2465561C2 (ru) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | Микроэлектромеханический датчик давления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2465561C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU746217A1 (ru) * | 1977-10-27 | 1980-07-07 | Предприятие П/Я А-7354 | Датчик давлени |
| US4578735A (en) * | 1984-10-12 | 1986-03-25 | Knecht Thomas A | Pressure sensing cell using brittle diaphragm |
| RU2169912C1 (ru) * | 2000-03-30 | 2001-06-27 | Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Микроэлектронный датчик давления |
| RU2362133C1 (ru) * | 2007-12-27 | 2009-07-20 | Государственное Учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского Государственного института электронной техники" (ГУ НПК "ТЦ" МИЭТ) | Микроэлектронный датчик абсолютного давления и чувствительный элемент абсолютного давления |
-
2009
- 2009-02-19 RU RU2009105634/28A patent/RU2465561C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU746217A1 (ru) * | 1977-10-27 | 1980-07-07 | Предприятие П/Я А-7354 | Датчик давлени |
| US4578735A (en) * | 1984-10-12 | 1986-03-25 | Knecht Thomas A | Pressure sensing cell using brittle diaphragm |
| RU2169912C1 (ru) * | 2000-03-30 | 2001-06-27 | Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Микроэлектронный датчик давления |
| RU2362133C1 (ru) * | 2007-12-27 | 2009-07-20 | Государственное Учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского Государственного института электронной техники" (ГУ НПК "ТЦ" МИЭТ) | Микроэлектронный датчик абсолютного давления и чувствительный элемент абсолютного давления |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009105634A (ru) | 2010-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10267700B2 (en) | Capacitive pressure sensor and method for its production | |
| WO2015051729A1 (zh) | 电容式mems压力传感器 | |
| US7886601B2 (en) | Microelectromechanical sensor having multiple full-scale and sensitivity values | |
| EP3252449B1 (en) | Miniaturized load sensor device having low sensitivity to thermo-mechanical packaging stress, in particular force and pressure sensor | |
| US9790086B2 (en) | Micromechanical semiconductor sensing device | |
| CN102128953A (zh) | 对称倾斜折叠梁结构电容式微加速度传感器 | |
| US11408904B2 (en) | Accelerometric sensor in mems technology having high accuracy and low sensitivity to temperature and ageing | |
| CN102620864B (zh) | 一种基于cmut 的超低量程压力传感器及其制备方法 | |
| JP6260063B2 (ja) | 平行板コンデンサ及びこれを含む加速度センサ | |
| CN103837290B (zh) | 高精度的电容式压力传感器 | |
| CN103983395A (zh) | 一种微压力传感器及其制备与检测方法 | |
| KR102245526B1 (ko) | 압력 센서 | |
| US20120024074A1 (en) | Sensor element for capacitively measuring differential pressure | |
| CN112964417A (zh) | 一种双动极板电容式压力敏感芯片 | |
| JP2007225344A (ja) | 圧力センサ | |
| CN104502003A (zh) | 一种硅玻璃镶嵌结构微机械差分电容式压力计 | |
| RU2465561C2 (ru) | Микроэлектромеханический датчик давления | |
| WO2024041638A1 (zh) | 一种差分电容式mems压力传感器及其制造方法 | |
| CN116659711B (zh) | Mems压力传感器及电子设备 | |
| JP4033213B2 (ja) | タッチモード式の水晶式圧力センサ、及びその製造方法 | |
| CN107144378B (zh) | Mems压力传感器 | |
| Beddiaf et al. | Thermal drift characteristics of capacitive pressure sensors | |
| JPH07174652A (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法並びに圧力検出方法 | |
| CN113714071A (zh) | 高灵敏度微压检测倒置台形空腔结构电容式微机械超声换能器 | |
| CN218297446U (zh) | 介质层嵌入型电容式压力敏感芯片 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160220 |