SU934257A1 - Полупроводниковый тензопреобразователь - Google Patents

Полупроводниковый тензопреобразователь Download PDF

Info

Publication number
SU934257A1
SU934257A1 SU782582086A SU2582086A SU934257A1 SU 934257 A1 SU934257 A1 SU 934257A1 SU 782582086 A SU782582086 A SU 782582086A SU 2582086 A SU2582086 A SU 2582086A SU 934257 A1 SU934257 A1 SU 934257A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
silicon
temperature
circuit
strain
epitaxial
Prior art date
Application number
SU782582086A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Васильевич Белоглазов
Владимир Емельянович Бейден
Георгий Генрихович Иордан
Владимир Михайлович Карнеев
Владимир Сергеевич Папков
Владимир Михайлович Стучебников
Виктор Владимирович Хасиков
Михаил Васильевич Суровиков
Original Assignee
Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИтеплоприбор"
Предприятие П/Я Х-5476
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИтеплоприбор", Предприятие П/Я Х-5476 filed Critical Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИтеплоприбор"
Priority to SU782582086A priority Critical patent/SU934257A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU934257A1 publication Critical patent/SU934257A1/ru

Links

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

i - . . .
Изобретение относитс  к полупроводниковому приборостроению,а именно к полупроводниковым тензопреобразовател м теплотехнических и механических параметров, и может быть использовано дл  измерени  усили , давлени , перемещени , ускорени  и т.д.
Известен полупроводниковый тензопреобразователь , например, давлени , включающий чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической кремниевой пластины п-типа проводимости , в которой изготовлены тензорезисторы путем диффузии акцерторной примеси в пластину. Изол ци  тензорезисторов друг от друга осуще- ствл етс  образованными при диффузии р-п переходами. Тензорезисторы соединены в мостовую или дифференциальную схему, причем выходной сигнал этой схемы пропорционален измер емому параметру (например, давлению) П.
Недостатком такого теизопреобразовател   вл етс  то, что он не может работать при температуре окружающей среды выше 120°С, а также наличие в нём электронной схемы температурной компенсации с индивидуальной настройкой .
Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  полупроводниковый тензопреобразователь давлени , содержащий
to чувствительный элемент, выполненный в виде монокристаллической сапфировой подложки с расположенными на ней эпитаксиальными тензорезисторами из монокристаллической пленки кремни 
15 р-типа проводимости, соединенными в мостовую схему. Тензорезисторы выполнены из пленки кремни  с удельным сопротивлением в пределах 0,005 0,009 Ом.см (что соответствует кон центрации дырок р 3,2 - 10 4 ,1. 10 .

Claims (2)

  1. Недостаток устройства- заключаетс  ,в том, что тензорезисторы, составл ющие мостовую схему, имеют различ ные ТКС, МТС приводит к сильной тем пературной зависимости напр жени  н чального разбаланса моста, снижа  точность преобразовани . Недостатком известного тензопреобразовател   вл етс  также значительна  температурна  зависимость выходного сигнала, требующа  дл  по лучени  преобразовател  высокой точ ности сложной электронной схемы тем пературной компенсации с индивидуал ной настройкой и ограничивающа  диа пазон рабочих температур (диапазоном ). Из рассмотрени  зависимости ()oT удельного сопротивлени  f дл  КНС р-типа проводимости (фиг.1а) видно, что при значени х р пленки кремни , использованных . в известном устройстве не соблюдает с  условие -О , где dp - температурный коэффициент сопротивлени ; oLj, - температурный коэффициент тензочувствительности, выходной сигнал схемы сильно з т.е. висит от температуры и необходима дополнительна  схема температурной компенсации. Цель изобретени  - повышение точ ности преобразовани , расширение рабочего диапазона температур и упр щение электронной схемы полупроводникового тензопреобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в полупроводниковом п реобр зователе эпитаксиальные тензорезисторы на сапфировой подложке изготав ливаютс  из кремни , легированного бором с концентрацией дырок р 3,5 102. - 310 0cNr3(4TO соответ ствует удельному сопротивлению f 0,0006-0, Ом.см). На фиг. Id и б приведены завис мости oLy f и di,. от j3 соот ветственно; на фиг. 2 - полупроводниковый тензопреобразователь. Сущность изобретени  состоит в том, что эпитаксиальные тензорезисторы изготовлены на сапфировой подложке из пленки кремни  с концентра цией дырок 3,510 - (Р 0,0006-0,0045 Ом-см), при которой ТКС тензорезисторов d. изме74 н етс  незначительно в широких пределах изменени  температуры Т, а также слабо зависит от удельного сопротивлени  кремниевой эпит ксиальной пленки. При такой концентрации дырок неизбежные технологические разбросы удельного сопротивлени  в отдельных резисторах мало вли ют на их ТКС, поэтому напр жение начального разбаланса моста практически не зависит от температуры. Кроме того, при таких значени х концентрации дырок,благодар  эффекту насыщени  акцепторной примеси в кремнии, повышаетс  однородность электрических свойств эпитаксиального сло , что ведет к дополнительному уменьшению разброса ТКС тензорезисторов и к дальнейшему снижению температурной зависимости напр жени  начального разбаланса. Расширение температурного диапазона работы тензопреобразовател  и дальнейшее повышение точности преобразовани  достигаетс  тем, что если тензорезисторы изготовлены из эпитаксиальной пленки кремни  из сапфира. с концентрацией дырок (3 ,5-9) - (что соответствует j 0,0020 ,0045 Ом.см), то при питании схемы посто нным током выполн етс  условие температурной стабильности выходного сигнала Э 6) в широком интервале температур (по крайней мере, от -100 до +200°С, фиг. 1а) ,T.e.. Дальнейшее расширение температурного диапазона работы тензопреобразовател  и повышение точности преобразовани  достигаетс  тем, что если тензорезисторы изготовлены из эпитаксиальной пленки кремни  на сапфире с концентрацией дырок (1,83 ) 10 см- ( р 0,0006 0 ,0009 ОмСм), то при питании схемы посто нным напр жением выполн етс  условие температурной стабильности выходного сигнала , т.е. ТКЧ тензорезисторов близок к нулю в широком интервале низких TeMnepajyp (по крайней мере, от -200 до , фиг. 16) Упрощение электронной схемы тензопреобразовател  достигаетс  тем, что при температурной стабильности выходного сигнала схемы отпадает необходимость в электронной схеме температурной компенсации с индивидуальной настройкой, так что 5 электронна  часть тензопреобразовател  представл ет собой стандартный усилитель выходного сигнала схе мы до требуемого уровн . Выбор в качестве легирующей примеси бора обусловлен тем, что из известных акцепторных примесей в кремнии только бор имеет достаточную растворимость дл  получени  требуемой концентрации дырок, дает при этом один мелкий уровень и обес печивает однородность легировани . Верхний предел концентрации дырок р 3 « 10 ограничен пределом растворимости бора в кремнии. Нижний предел р 3,5 ограничен тем, что при меньших концен траци х дырок условие температурной стабильности выходного сигнала oLj,-Kii- iO не может быть выполнено в достаточно широком интервале температур . Преобразователь давлени  содержи цилиндрический корпус 1, с одной стороны которого размещен штуцер 2 дл  подачи давлени  р, а с другой известным способом, например пайкой , закреплен чувствительный элемент 3, состо щий из сапфировой под ложки f, выполненной в виде мембраны с утолщением по периметру, и эпитаксиальных кремниевых тензорези торов 5, расположенных по краю мембраны попарно параллельно и перпендикул рно радиусу мембраны. Плоскос сапфировой мембраны имеет ориентацию (1012), эпитаксиальные кремни евые тензорезисторы расположены в плоскости (100) кремни  вдоль направлени  (011) и (011) и соединены в мостовую схему с контактными площадками 6. Схема питаетс  посто нным током или посто нным напр жение При питании мостовой схемы посто нным током тензорезисторы выпол нены из эпитаксиального кремни ,легированного бором с концентрацией дырок 8-10 см , а при питании мостовой схемы посто нным напр жением тензорезисторы выполнены из эпитаксиального кремни , легированного бором с концентрацией дырок 2-10 см-Э. Полупроводниковый тензопреобразователь работает следующим образом 7 При подаче питани  на мостовую схему и отсутствии давлени  мембрана 4 не деформируетс , сопротивление тензорезисторов не мен етс  и выходной сигнал сбалансированного моста равен нулю. При изменении температуры в пределах от -200 до +200С начальный выходной мостовой схемы не измен етс , поскольку все тензорезисторы имеют одинаковые значени  oif, При подаче давле- / ни   р сапфирова  мембрана k изгибаетг с , деформиру  кремниевые тензорезисторы 5. Под действием деформации тензорезисторы измен ют свое сопротивление . Использование предлагаемого теизопреобразовател ,по сравнению с известными , повышает точностьпреобразовани , расшир ет температурный диапазон работы преобразовател  по крайней мере от -200 до ч-200°С, т.е. в 3- раза, упрощает электронную схему тензопреобразовател  за счет исключени  схемы температурной компенсации с индивидуальной настройки . Формула изобретени  Полупроводниковый тензопреобразователь , включающий чувствительный элемент, выполненный в виде монокристалличес1Сой сапфировой подложки с расположенными на ней эпитаксиальными кремниевыми тензорезисторами р-типа проводимости, соединенными между собой в мостовую или дифференциальную схему, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности преобразовани  и расширени  рабочего диапазона температур, эпитаксиальные тензорезисторы изготовлены из кремни , легированного бором с концентрацией дырок 3,5-Ю 3. cM-i. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Проспект фирмы SchEumberger, Fiche Technique 7б008, 1976.
  2. 2.Электронна  техника. Сер. II, вып. 2, 1976, с. З.
    S
SU782582086A 1978-02-20 1978-02-20 Полупроводниковый тензопреобразователь SU934257A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782582086A SU934257A1 (ru) 1978-02-20 1978-02-20 Полупроводниковый тензопреобразователь

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782582086A SU934257A1 (ru) 1978-02-20 1978-02-20 Полупроводниковый тензопреобразователь

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU934257A1 true SU934257A1 (ru) 1982-06-07

Family

ID=20749938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782582086A SU934257A1 (ru) 1978-02-20 1978-02-20 Полупроводниковый тензопреобразователь

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU934257A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212293U1 (ru) * 2022-03-10 2022-07-14 Общество с ограниченной ответственностью "МИКРОТЕНЗОР" ООО "МИКРОТЕНЗОР" Тензорезистивный преобразователь давления

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212293U1 (ru) * 2022-03-10 2022-07-14 Общество с ограниченной ответственностью "МИКРОТЕНЗОР" ООО "МИКРОТЕНЗОР" Тензорезистивный преобразователь давления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4622856A (en) Sensor with polycrystalline silicon resistors
US3858150A (en) Polycrystalline silicon pressure sensor
US4320664A (en) Thermally compensated silicon pressure sensor
US3758830A (en) Transducer formed in peripherally supported thin semiconductor web
KR840002283B1 (ko) 실리콘 압력 변환기
US4373399A (en) Semiconductor strain gauge transducer
US3572109A (en) Integral semiconductor strain gage transducers with frequency output
US4813272A (en) Semiconductor pressure sensor
EP0579226B1 (en) Force transducer and pressure detecting circuit using the same
US3277698A (en) Stress sensing semiconductive devices
JPH10511459A (ja) ポリシリコンを用いた圧力センサーの励起
US3537319A (en) Silicon diaphragm with optimized integral strain gages
US3899695A (en) Semiconductor pressure transducer employing novel temperature compensation means
US3213681A (en) Shear gauge pressure-measuring device
US3886799A (en) Semiconductor pressure transducer employing temperature compensation circuits and novel heater circuitry
US3836796A (en) Semiconductor pressure transducer employing novel temperature compensation means
US3388597A (en) Measuring and computing device and method
US3161844A (en) Semiconductor beam strain gauge
SU934257A1 (ru) Полупроводниковый тензопреобразователь
WO1984001026A1 (en) Temperature compensation for diffused semiconductor strain devices
JPS60253279A (ja) 半導体歪み測定器
JPH06296032A (ja) 力変換素子
FI71198B (fi) Halvledaromvandlare foer spaenningsmaetare
US3577884A (en) Pressure-measuring device
RU197682U1 (ru) Полупроводниковый датчик давления