SU1415086A2 - Semiconductor strain transducer - Google Patents
Semiconductor strain transducer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1415086A2 SU1415086A2 SU853976310A SU3976310A SU1415086A2 SU 1415086 A2 SU1415086 A2 SU 1415086A2 SU 853976310 A SU853976310 A SU 853976310A SU 3976310 A SU3976310 A SU 3976310A SU 1415086 A2 SU1415086 A2 SU 1415086A2
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- strain
- sensitivity
- variation
- width
- thickness
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл преобразовани механических величин в электрический сигнал Цель дополнительного к авт.свид. СССР № 934257 изобретени - повышение точности измерений в широком диапазоне температур. Дл этого необходимо уменьшить разброс значений температурной погрешности чувствительности , обусловленный технологическим разбросом концентраций дырок в тензорезисторак. Уменьшение разброса значений температурной погрешности достигаетс путем использовани ее зависимости от отношени ширины гете- розпитаксиального кремниевого тензо- резистора к его толщине. Новым в тен- зопреобразователе вл етс использование тензорезисторов с величиной отношени их ширины Ъ к толщине h, определ емой в зависимости от концентрации дырок по формулеThe invention relates to a measurement technique and can be used to convert mechanical quantities into an electrical signal. The purpose is additional to auto speed. USSR No. 934257 of the invention — improving the accuracy of measurements over a wide range of temperatures. To do this, it is necessary to reduce the variation of the temperature error of sensitivity, due to the technological variation of hole concentrations in the strain gauge. Reducing the variation in temperature error is achieved by using its dependence on the ratio of the width of the heteropepaxial silicon strain resistor to its thickness. The use of strain gages with the ratio of their width b to thickness h, determined depending on the hole concentration by the formula
Description
1Ч1H
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл преоб разовани механических величин в электрический сигнал , и вл етс .усовершенствованием известного тензопреобразовател - по авт.ев „ № 934257„The invention relates to a measuring technique and can be used to convert mechanical quantities into an electrical signal, and is an improvement of the known strain gauge according to the author No. 934257
Цель изобретени - повышение точ-. ности измерений в широком диапазоне д температур за счет уменьшени разб роса значений температурной погреш ности чувствительности} обусловленно- ,го технологическим разбросом кон- центраций дырок в тензорезисторах. 15 Сущность дополнительного изобре- тени состоит в том, что уменьшение разброса значений указанной величины достигаетс путем использовани ее зависимости от отношени ширины тен- 20 зорезистора Ъ к его толщине hThe purpose of the invention is to increase the points. measurements in a wide range of d temperatures due to a decrease in the spread of the values of the temperature error of sensitivity} due to the technological spread of hole concentrations in strain gages. 15 The essence of the additional image is that the reduction of the spread of the values of the specified value is achieved by using its dependence on the ratio of the width of the ten-resistor b to its thickness h
На фиГо показан тензорезистор,FIGURE shows a strain gauge,
поп еречное сечение; на фиг о 2 - завиcross section; fig 2 - depending
симости температурного коэффициентаtemperature coefficient
сопротивлени (ТКС) и температурно- 25resistance (TKS) and temperature 25
го коэффициента тензочувствительности (ТКТ) от величины --- дл тензорезисторов , изготовленных из кремни с концентрацией дырок- р 7,0 х ЗО X 10 см ; на фиг „ 3 - полученные экспериментально значени величин Ъ/h и P/PQ) при которых чувствительность тензопреобразовател с мосто- вой тензосхемой, запитанной от гене™ - ратора тока, не зависит -от температуры; на фиг. 4 - тензопреобразова- тель; на фиг 5 - температурные зависимости чувствительности преобразо- вателейо.дОof the coefficient of stress sensitivity (TKT) on the value --- for strain gauges made of silicon with a hole concentration of 7.0 x 30 x 10 cm; Fig. 3 shows experimentally obtained values of values of b / h and P / PQ) at which the sensitivity of a strain gauge with a bridge strain gauge fed from the gene ™, a current rator, does not depend on temperature; in fig. 4 - strain gauge; Fig. 5 shows temperature dependences of sensitivity of converters.
Современна технологи легировани эпитаксиальных пленок кремни на сапфировых подложках позвол ет получать заданное значение концентрации дырок с погрешностью в пределах, 45 i:13%, что дает разброс значений температурной погрешности чуствитель- ности тензопреобразователей вокруг нулевого значени в пределах .10,05% Однако механические и термические деформации подложки в направлении, перпендикул рном-оси тензорезистора (фиГо1), передаютс в его объем не полностью, Чем меньше величина b/h, .тем меньше при задан- - ной деформации подложки среднее значение поперечной деформации тензорезистора , поэтому такие электрофизи™ ческие характерист1-1ки гетероэпитак50The modern technology of doping epitaxial silicon films on sapphire substrates allows to obtain a specified value of hole concentration with an error in the range of 45 i: 13%, which gives a variation in the temperature error of the sensitivity of the strain gauges around a zero value in the range of 10.05% However, mechanical and thermal deformations of the substrate in the direction perpendicular to the axis of the strain gauge (fig1) are not completely transmitted to its volume. The smaller the value of b / h, the smaller it is for a given deformation of the substrate. its value the transverse strain gage, so these elektrofizi ™ cal harakterist1-1ki geteroepitak50
, ,
д 5 0 d 5 0
5five
О ОOh oh
5 - five -
00
сиальных тензорезисторов, как ТКС и ТКТ, зависит от величины Ъ/Ъо Это позвол ет, воздействием на величину b/h, уменьшить разброс значений температурной погрешности чувствительности тензопреобразователей при их серийном производстве (фиг, 2 и З). Св зь величин Ъ/h и Р/Рд (фиг„3) опи- сьюаетс эмпирической формулой b/li ( Р/РО) .5 где - концентраци дырок, обеспечивающа равный нулю температурный коэффициент чувствительности тензопреобразователей с ршрокими (b/h 7/ 40) тензорезисторами и завис ща от материала упругого эле- ментао Как видно из фиГоЗ, дл любой концентрации дырок из интервала (о,7 l,0)pjj можно указать такое значение - величины Ъ/h из интервала (З - 40), при котором чувствительность тензопреобразовател не зависит от температурыsial strain gages, such as TKS and TKT, depends on the magnitude b / b. This allows, by affecting the value of b / h, to reduce the variation of the temperature error of sensitivity of the strain gages during their mass production (Fig. 2 and H). The relationship of the values of b / h and P / Pd (Fig 3) is described by the empirical formula b / li (P / PO) .5 where is the hole concentration providing the zero temperature coefficient of sensitivity of strain gage transducers (b / h 7 / 40) by resistance strain gages and depending on the material of the elastic elemento. As can be seen from fig. 3, for any hole concentration from the interval (o, 7 l, 0) pjj, one can indicate such a value — the magnitude b / h from the interval (W - 40); which sensitivity of strain gauge does not depend on temperature
Предлагаемый полупроводниковый, тензопреобразователь (фиг„4) содержит упругий элемент 1, выполненный в виде закрепленной по контуру круглой сапфировой мембраны, на поверхности которой расположены гетероэпитакси- альные кремниевые тезорезисторы 2 - проводимости, соединенные в мостовую схемуо Контактные площадки 3 служат дл присоединени микропроводников к тензосхеме, .The proposed semiconductor strain gauge (Fig „4) contains an elastic element 1, made in the form of a circular sapphire membrane fixed on the contour, on the surface of which heteroepitaxial silicon teresistors 2 are located - conductivities connected in a bridge circuit. ,
Плоскость сапфировой мембраны имеет кристаллографическую ориентацию (1012), тензорезисторы расположены в плоскости (001) кремни и ориентированы вдоль кристаллографических направлений 1107 кремни , Чустви- тельность такого тензопреобразова,те- л при PJ 7, и b/h -7 40 практически не зависит от температу- ры в интервале от -50 до 250°С (,крива а)о С учетом технологического разброса слои кремни на различных сапфировых подложках имеют концентрацию дырок от 5 10 до 7,. х X 10 см-,The sapphire membrane plane has a crystallographic orientation (1012), the strain gauges are located in the (001) plane of silicon and are oriented along the crystallographic directions of 1107 silicon, the sensitivity of such strain transform, at PJ 7, and b / h -7 40 practically does not depend on temperatures in the range from -50 to 250 ° C (, curve a) o Taking into account the technological variation, the layers of silicon on different sapphire substrates have a hole concentration from 5 10 to 7 ,. x X 10 cm-,
Тензорезисторы изготавливают из сло кремни толщиной 2-3 мкм известными методами фотолитографии.Дл обеспечени необходдаюго значени величины , b/h перед проведением фотолитографии определ ютс конкретные значени толщины кремни , h и концентрации дырок РО -В зависимости от полученных значений h и р выбирают фото- шаблон, обеспечивающий при проведенииStrain gages are made from a 2-3 μm thick layer of silicon by known photolithography methods. To ensure the required value of b / h, specific values of silicon thickness, h and PO-P hole concentration are chosen before photo photolithography. template providing during
31413141
фотолитографии необходимую величину Ъ/h, На фиг, 5 показаны температурные зависимости чувствительности преобразователей , тензорезисторы которых изготовлены из кремни с одной концентрацией дырок р 0,8р 5,7 Xphotolithography of the required value of b / h. FIG. 5 shows the temperature dependences of the sensitivity of converters, the strain gauges of which are made of silicon with a single hole concentration p 0.88 5.7 X
10ten
смcm
-3-3
но имеютbut have
значени values
5 (крива б) н Ъ/h 40 ( . ii ва с)о5 (curve b) n b / h 40 (. Ii wa c) o
Таким образом, путем выбора необходимой величины Ъ/h можно в несколько раз уменьшить температурную погрешность чувствительности тензопреоб- разователейоThus, by choosing the required value of b / h, one can decrease the temperature error of sensitivity of strain gauges by several times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853976310A SU1415086A2 (en) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | Semiconductor strain transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853976310A SU1415086A2 (en) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | Semiconductor strain transducer |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU934257 Addition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1415086A2 true SU1415086A2 (en) | 1988-08-07 |
Family
ID=21205198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853976310A SU1415086A2 (en) | 1985-11-19 | 1985-11-19 | Semiconductor strain transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1415086A2 (en) |
-
1985
- 1985-11-19 SU SU853976310A patent/SU1415086A2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 934257, кл. G 01 L 9/04, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR840002283B1 (en) | Silicon pressure sensor | |
CA1144386A (en) | Geometric balance adjustment of thin film strain gage sensors | |
US3266303A (en) | Diffused layer transducers | |
KR101213895B1 (en) | Semiconductor strain sensor for vehicle engine intake air pressure measurement | |
US3968466A (en) | Pressure transducer | |
US4373399A (en) | Semiconductor strain gauge transducer | |
JPH0567073B2 (en) | ||
KR20090081195A (en) | A pressure measuring sensor and manufacturing process | |
US3213681A (en) | Shear gauge pressure-measuring device | |
SU1415086A2 (en) | Semiconductor strain transducer | |
US4428976A (en) | Geometric balance adjustment of thin film strain gage sensors | |
US3787764A (en) | Solid dielectric capacitance gauge for measuring fluid pressure having temperature compensation and guard electrode | |
RU2463687C1 (en) | Bounded semiconductor strain gauge | |
SU960559A2 (en) | Pressure pickup | |
SU1717946A1 (en) | Resistance strain gauge | |
SU1716979A3 (en) | Method of measuring pressure and pressure transducer | |
US4221649A (en) | Thin film strain gage and process therefor | |
SU1726980A1 (en) | Semiconductor strain gauge | |
JPS57196124A (en) | Load cell | |
RU2244970C1 (en) | Method for manufacturing temperature-compensated resistive-strain sensor | |
RU1822245C (en) | Integral strain transducer and method of its manufacture | |
KR101318260B1 (en) | Semiconductor device and physical sensor using the same | |
JPH033882B2 (en) | ||
JPS6080281A (en) | Semiconductor pressure sensor and manufacture thereof | |
JPH06244438A (en) | Manufacture of silicon semiconductor pressure gage |