SU1515082A1 - Интегральный преобразователь давлени - Google Patents

Abstract

Интегральный преобразователь давлени  может быть использован дл  измерени  давлени  с повышенной точностью при воздействии нестационарных температур. При воздействии нестационарной температуры на преобразователь, у которого терморезистор 5 выполнен в виде четырех идентичных частей, расположенных в углах мембраны 1, точность температурной компенсации будет существенно выше, т.к. терморезистор более равномерно воспринимает температуру. Резистивные полоски терморезистора должны находитьс  на границе раздела мембраны и опорного основани , т.к. при их удалении от нее ухудшаютс  услови  дл  повышени  чувствительности преобразовател . Повышаетс  также технологичность, т.к. нет необходимости при расчете топологии в введении дополнительных угловых координат. 2 ил.

Description

151

Изобретение отш ситс  к изчсри- тельной технике, в частности к интегральным тензопреобразоватол м, предназначенным дл  иснользопани  в раз- личных област х наугал и техники, св занных с измерением давлени .

Целью изобретени   вл етс  повыше- нне технологичности, упрощение конструкции при воздействии нестационарной температуры измер емой среды.

На фиг. 1 и 2 схематично изображен интегральньй преобразователь дагшсни 

Интегральный преобразователь давлени  представл ет собой монокрис- талл кремни , п котором способом анизотропного травлени  выполнена квадратна  мембрана 1 за одно целое с опорным основанием 2. Плоскость мембраны совпадает с основной кристалло- графической плоскостью (001), а сто- РОНЫ мембра.ны ориентированы вдоль взаимно перпс11дикул рньгх напраппений 110 и П 0. Тензорезисторы R1 , R2, R3, R4 р-типа проводимости диффузией бора и расположены в периферийных област х мембраны, причем Тензорезисторы с одинаковым знаком чувствительности расположены у противоположных сторон мембраны. По- верхностное сопротивление тензоре- зистор.ов 100 Ом/квадрат. Дл  соединени  тепзорезисторов в замкнутую мостовую схему используютс  высоколегированные соединительные области 3 с по- верхност1шм сопротивлением 11 Ом/квадрат: контактн1 1е площадки 4 выполнены из алюмини . Контактные площадки при ГЮМО1Щ1 гибких выводой соединены с источником напр жени  и резистором (на фиг. 1, 2 не показаны).

Терморезистор 5 вьпюлпен в ппде , двух соединепн.ьгх между собой взаимно перпендикул рных резистивных полосок

ВИИ нестационарной температуры изме- р емо среды терморезистор может быть выполнен в виде четырех идентичных частей, расположенных во всех четырех углах мембраны и соедине1П1ьпс между собой высоколегированными перемычками (фиг. 1).

Интегральный преобразователь давлени  работает следующим образом.

Измер емое давление воздействует на мембрану со стороны, противоположной планарной. В мембране возникаю напр жени  и деформации. Тензорезисторы воспринимают деформации и их сопротивление мен етс  пропорционально измер емому давлению. Причем, так как сопротивление тензорезисторов R1 и R3 увеличиваютс , а тензорезисторов R2 и R4 уменьшаютс  с увеличением . давлени , при этом Тензорезисторы соединены в мостовую схему, то на выход схемы формируетс  выходной сигнал, пропорциональньп сумме измерений сопротивлений отдельных тензорезисторов. При изменении температуры окружающей терморезистор также изменит свое сопротивление. Включением терморезистора параллельно выходной диагонали моста можно добитьс  компенсации изменени  выходного сигнала от температуры.

Дл  большей точности компенсации изменени  выходного сигнала могут быть использованы дополнительные подстраиваемые резисторы, включенные параллельно и последовательно терморезистору (на фиг. 1, 2 не показаны). При воздействии нестационарной темпег ратуры измер емой среды на преобразователь давлени ,у которого терморезистор вьшолнен в виде четырех идентичных частей, расположенных в

6 и 7, расположенных в од}юм из углов УГ лах мембраны, точность температурмембраны вдоль одного из направлении C110, причем резистивные полоски касаютс  границы раздела мембраны и опорного основани . Термореэистор расположен в одном из углов мембраны дл  того, чтобы иметь полностью замкнутый мост с односторонним расположением соединительных областей. Поверхностное сопротивление тензорезистора 1000 Ом/квадрат.

Форма и размеры резистивных полосок идентичны друг другу.

С целью повышени  точности температурной компенсации при возд,еГ1СТ50

55

НОИ компенсации будет существенно выше , так как терморезистор, состо щий из четырех идентичньпс частей, ( распределенных равномерно и снимет- , рично на поверхности мембраны, более точно воспринимает температуру измер емой среды.

Сопротивление терморезисторов определ етс  в основном сопротивлением- резистивных полосок, так как их поверхностное сопротивление примерно в 100 раз больше поверхностного сопротивлени  резистивных перемычек.

УГ лах мембраны, точность температур

НОИ компенсации будет существенно выше , так как терморезистор, состо щий из четырех идентичньпс частей, ( распределенных равномерно и снимет- , рично на поверхности мембраны, более точно воспринимает температуру измер емой среды.

Сопротивление терморезисторов определ етс  в основном сопротивлением- резистивных полосок, так как их поверхностное сопротивление примерно в 100 раз больше поверхностного сопротивлени  резистивных перемычек.

Резнстивные полоски должны касатьс  границы раздела мембра1гы и опорного основани , так как, если они будут находитьс  дальше от границы, ухудшатс  услови  дл  поиьшени  чувствительности преобразовател  из-за необходимости окислени  большей поверхности мембраны. Если же терморезистор будет больше смещен в сторо- ю ну опорного основани , то услови  воспри ти  температурной измер емой среды терморезистором, особенно при воздействии нестационарной температуры измер емой среды, ухудшатс  )5 из-за существенно большей толщины опорного основани  по сравнению с толщиной мембраны.

Поскольку терморезистор выполне 20 в виде двух взаимно перпендикул рных резистивных полосок, расположенных в одном из углов мембраны вдоль одного из направлений 110, то при расчете топологии нет необходимости вне- 25 дени  дополнительных угловых координат . Точность выполнени  координат терморезистора повышаетс  также за счет того, что при выполнении фотоори Формула изобретени 

Claims (2)

1. Интегральный преобразователь .давлени , содержащир квадратную мем- ,; брану из монокристаллического кремни  п-типа, вьшолненную за одно целое с основанием, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикул рных направлений (110), расположенные в периферийных област х мембраны тензорезисторы р-типа проводимости ,соеди} ен1ые в мостовую схему, и терморезистор р-типа проводимости, выполненный в виде двух соединенных между собой взаимно перпендикул рных резистивных полосок, расположенных в одном из углов мембраны, отличающийс  тем, что, с целью повышени  технологичности и упрощени  конструк1Ц1и, резистивиме полоски рас положены на границе раздела мембраны и основани .

2. Преобразователь давлени  по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем.

воздействии нестационарной температуры измер емой среды, в него введены гинала на координатографе терморезис- зо дополнительных терморезистора, и тензорезистор выполн ютс  прирасположенных идентично первому, сотор

их одинаковом

жении.

угловом располо ответственно каждый лах мембраны.

в других трех уг ю )5

20 25 150826

Формула изобретени 

1. Интегральный преобразователь .давлени , содержащир квадратную мем- ,; брану из монокристаллического кремни  п-типа, вьшолненную за одно целое с основанием, плоскость которой совпадает с основной кристаллографической плоскостью (001), а стороны ориентированы вдоль взаимно перпендикул рных направлений (110), расположенные в периферийных област х мембраны тензорезисторы р-типа проводимости ,соеди} ен1ые в мостовую схему, и терморезистор р-типа проводимости, выполненный в виде двух соединенных между собой взаимно перпендикул рных резистивных полосок, расположенных в одном из углов мембраны, отличающийс  тем, что, с целью повышени  технологичности и упрощени  конструк1Ц1и, резистивиме полоски рас положены на границе раздела мембраны и основани .

2. Преобразователь давлени  по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем.

ответственно каждый лах мембраны.

в других трех

Фиг г