SU1742656A1

SU1742656A1 - Semiconductor pressure transducer

Info

Publication number: SU1742656A1
Application number: SU904841728A
Authority: SU
Inventors: Валерий Михайлович Косогоров; Владимир Георгиевич Кафтанатьев
Original assignee: Научно-исследовательский институт физических измерений
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1992-06-23

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и предназначено дл измерени давлени жидких и газообразных сред. Целью изобретени вл етс расширение температурного диапазона измерений и повышение точности. Полупроводниковый преобразователь давлени содержит корпус 1, опорный элемент, выполненный из двух отрезков трубок 2 и 3, и кремниевую мембрану 4 с тензорезисторами 5. Трубка 2 опорного элемента выполнена из стекла С- 48 длЈ| лучшего согласовани по коэффициенту линейного расширени с корпусом 1. Трубка 3 опорного элемента выполнена из стеклз С -35 дл лучшего согласовани по коэффициенту линейного расширени с полупроводниковой мембраной 4. 1 ил.The invention relates to instrument engineering and is intended to measure the pressure of liquid and gaseous media. The aim of the invention is to expand the temperature range of measurements and improve accuracy. The semiconductor pressure transducer includes a housing 1, a support element made of two segments of tubes 2 and 3, and a silicon membrane 4 with strain gauges 5. The tube 2 of the support element is made of glass C-48 for | better alignment of the linear expansion coefficient with the housing 1. The tube 3 of the support element is made of C-35 glass for better matching of the linear expansion coefficient with the semiconductor membrane 4. 1 sludge.

Description

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения давления жидких и газообразных сред.The invention relates to instrumentation and is intended to measure the pressure of liquid and gaseous media.

Известный преобразователь давления содержит мембрану из полупроводникового материала с тензопреобразователями, опорное кольцо с диэлектрическим слоем полупроводника, соединенным с корпусом. В него введен слой стекла, равный по толщине слою полупроводника, размещенный между слоем полупроводника и корпусом, при этом корпус выполнен из того полупроводникового материала, что и мембрана.The known pressure transducer comprises a membrane of a semiconductor material with strain transducers, a support ring with a dielectric layer of a semiconductor connected to the housing. A glass layer is introduced into it, which is equal in thickness to the semiconductor layer, located between the semiconductor layer and the housing, while the housing is made of the same semiconductor material as the membrane.

Недостатком преобразователя давления является большое количество составных частей, что, в свою очередь, приводит к излишней погрешности при рабочем диапазоне температур. Наличие механических напряжений после механической обработки сборок вносит дополнительную погрешность.The disadvantage of the pressure transducer is the large number of components, which, in turn, leads to excessive error in the operating temperature range. The presence of mechanical stresses after machining the assemblies introduces an additional error.

Известен преобразователь давления, содержащий корпус с тонкостенным трубчатым участком и первую опорную стеклянную втулку, на торце которой закреплена мембрана, выполненная из полупроводникового материала, стензорезисторами. При этом металлическая трубка соединена с опорным элементом по всей длине центрального отверстия, причем на части трубки, находящейся в области соединения с опорным элементом, выполнен по крайней мере один продольный паз.A known pressure transducer comprising a housing with a thin-walled tubular section and a first glass support sleeve, at the end of which a membrane made of a semiconductor material is fixed, with wall resistors. At the same time, the metal tube is connected to the support element along the entire length of the Central hole, and at least one longitudinal groove is made on the part of the tube located in the area of connection with the support element.

Недостатком известного преобразователя давления является низкая точность измерения и недостаточный температурный диапазон эксплуатации.A disadvantage of the known pressure transducer is the low measurement accuracy and insufficient temperature range of operation.

Цель изобретения - повышение точности и расширение температурного диапазона.The purpose of the invention is improving accuracy and expanding the temperature range.

Указанная цель достигается тем. что полупроводниковый преобразователь давления снабжен второй втулкой, выполненной из стекла, температурный коэффициент линейного расширения которого отличен от температурного коэффициента линейного расширения первой втулки, прикрепленной своей внутренней поверхностью к наружной поверхности тонкостенного трубчатого участка, при этом первая стеклянная втулка своим свободным торцом жестко соединена с торцовой поверхностью второй стеклянной втулки.The specified goal is achieved by that. that the semiconductor pressure transducer is equipped with a second sleeve made of glass, the temperature coefficient of linear expansion of which is different from the temperature coefficient of linear expansion of the first sleeve attached with its inner surface to the outer surface of the thin-walled tubular section, while the first glass sleeve is rigidly connected to the end surface with its free end second glass bush.

На чертеже представлен полупроводниковый преобразователь давления, продольное сечение.The drawing shows a semiconductor pressure transducer, a longitudinal section.

Полупроводниковый преобразователь давления содержит трубчатый корпус 1, опорный элемент, выполненный из двух отрезков трубок 2 и 3, кремниевую мембрану 4 с тензорезисторами 5. Трубка 2 опорного элемента выполнена из стекла С-48 для лучшего согласования по коэффициенту линией расширения с корпусом 1. Трубка 3 опорного элемента выполнена из стекла С-35 для лучшего согласования по коэффициенту линейного расширения с полупроводниковой мембраной 4.The semiconductor pressure transducer comprises a tubular body 1, a support element made of two pieces of tubes 2 and 3, a silicon membrane 4 with strain gauges 5. The tube 2 of the support element is made of C-48 glass for better matching of the coefficient of expansion line with the housing 1. Tube 3 the supporting element is made of C-35 glass for better matching in terms of linear expansion coefficient with the semiconductor membrane 4.

При подаче измеряемого давления в корпус 1 преобразователя мембрана 4 деформируется, вследствие чего тензорезисторы изменяют свое сопротивление.When applying the measured pressure to the housing 1 of the transducer, the membrane 4 is deformed, as a result of which the strain gauges change their resistance.

Закрепление трубчатых опорных элементов на наружной поверхности тонкостенной части трубчатого корпуса и по торцам между собой и полупроводниковой мембраной позволяет снизить напряжения, передаваемые на нее. Это происходит за счет маложесткой конструкции корпуса в месте контакта между корпусом и стеклянным опорным элементом, а также за счет подбора материалов с малой разницей температурных коэффициентов линейного расширения между корпусом из ковара и стеклом С-48, стеклами С-48 и С-35, стеклом С-35 и полупроводниковой мембраной.Fixing the tubular support elements on the outer surface of the thin-walled part of the tubular body and at the ends between each other and the semiconductor membrane can reduce the voltage transmitted to it. This is due to the low-rigidity design of the housing at the point of contact between the housing and the glass support element, as well as due to the selection of materials with a small difference in the temperature coefficients of linear expansion between the housing from Kovar and glass S-48, glass S-48 and S-35, glass C-35 and semiconductor membrane.

Предлагаемая конструкция прибора позволяет повысить температурный диапазон его эксплуатационных характеристик и точность.The proposed design of the device allows to increase the temperature range of its operational characteristics and accuracy.

Claims

Claim

A semiconductor pressure transducer containing a metal case with a thin-walled tubular section and a first supporting glass sleeve, on the end of which a membrane made of a semiconductor material is fixed, with resistance strain gages, characterized in that in order to increase accuracy and extend the temperature range, it is equipped with a second sleeve, made of glass, the temperature coefficient of linear expansion of which is different from the temperature coefficient of linear expansion of the first sleeve attached with Oei inner surface to the outer surface of the thin walled tubular portion of the housing, wherein the first glass bushing with its free end is rigidly connected with the end surface of the second glass bushing.