Высокотемпературный тензорезистор

 

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОР , содержащий чувствительный элемент из монокристаллического карбида кремния, изолирующую пленку и связующего между ними, отличающ ии с я тем, ЧТ.О, с целью повышения точности измерения деформаций, пленка связующего выполнена из малолегированного кремния толщиной ,0 1 -0 15мкм. Изобретение относится к иэмерите .льной технике и может быть использовано для измед)ения деформаций, давлений , перемещений, а также ускорение в условиях радигщии, при высоких температурах ив а;Грессивных средах.

СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) »

3f59 601

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«» : -"зяв»»

1;

ri

Г

»v

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3376822/25-28 (22) 07.01.82 (46) 23 06.83. Бюл. В 23 (72) Л. Б.Шурман и Г.Н. Гук (71) Новосибирский электротехнический институт . (5 3) 5 31. 7 81. 2 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство сссР

Р 167060, кл. 501 В 7/16, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР

9 193769, кл. 601 В 7/ 16, 1965 (прототип) . (5 4) (57) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ТЕНЗОРЕЗИСТОР, содержащий чувствительный элемент и э моно кристаллическо го к арб и. да кремния, и зол ирующую пле яку и с вя э ующего между ними, о т л и ч а ю щ ий с я тем, чт.о, с целью повышения точности измерения деформаций, пленка связующего выполнена иэ малолегированного кремния толщиной,01 -0; 15мкм, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано .для измерения деформаций, давле-, ний, перемещений, а также ускорений в условиях радиации, при высоких температурах и в агрессивных средах.

10246

Известен высокотемпературний тензореэистор, содержащий чувствительний элемент из дендритной ленты моно кристаллического карбида кремния, изолирующую подложку и элементы меха.нического крепления тензорезистора к исследуемой детали Щ . . Однако Ерчиость -измерения деформаций таким тензометром невысока, так б как механическое крепление при высоких температурах не обеспечивает передачи деформации на чувствительний элемент без проскальзывания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является высокотемпературный 1$ тензорезистор, содержащий чувствительный элемент из монокристалического карбида кремния, изолирующую подложку и пленку связующего между ними, выполненную из высокотемпературного цемента 2J.

Недостатком известного тензорезистора является то, что он не обеспечивает требуемой точности измерений деФормаций, так как пленка цемента при высоких температурах не полностьы передает деформацию на чувствительний элемент.

Цель изобретения — повышение точности измерения деформаций.

Эта цель достигается тем, что в высокотемпературном тенэорезисторе, содержащем чувствительный элемент из монокристалического карбида кремния,. изолирующую подложку и пленку связующего между ними, пленка связующе-. го выполнена из малолегированного кремния толщиной 0,1 — 0,15 мкм.

Иа чертеже представлен высокотем пературный тензорезистор, разрез. 40

Высокотемпературный тензорезистор содержит чувствительный элемент 1, .из монокристаллического карбида кремния с электрическимИ контактами 2 и 3, подложку 4 и плен- 45 ку 5 из малолегированного кремния толщиной 0,1-0,15 мкм, служащую связующим между подложкой 4 .и чувствительным элементом 1. Пленка 5 из малолегированного кремния в качестве связующего может быть получена следующим образом . На подложку катодным распылением или эпитаксиальным наращиванием наносят малолегированный кремний S», на подложку с кремнием помещают кристалл 5»С и нагревают подложку С 5»и »с в нереакционной среде до температуры, выше температуры плавления кремния, например, до

1500С В расплавленном состоянии кремний смачивает прилегакщие к нему по- 60 верхности карбида кремния и подложки

Если толщина первоначально нанесенВНИИПИ Заказ 4375/34 Т

96

2 ной пленки кремния больше 0,1-0,15 мкм, систему вы)одерживают при указанной температуре до полного испарения избыточного кремния. Вместо Я ., полученного катодным распылением или эпитаксиальным наращиванием, можно использовать просто кусочек кремния, который во время плавления силами по-. верхиосного натяжения равномерно рас. ,текается по всей поверхности соприкосновения подложки и пластины ЯС .

Затем систему охлаждают, кремний, кристализуясь при охлаждении,образует пленку, жестко связывающую,под= ложку 4 с чувствительным элементом 1.

/..Тензорезистор работает следующим образом.

Подложка 4 подвергается деформации, которая через пленку 5 кремния

Ф служащую в качестве связующего, передается на чувствительный элемент

1, электрическое сопротивление котр-; рого изменяется в результате действия . деформации. По величине изменения электрического сопротивления опреде- ляют величину деформации.По величине изменения 5 кремния позволяет осуществить жесткое скрепление кристалла г»С с подложкой, а следовательно, и полную передачу деформации от подложки к карбиду кремния, поскольку имеет хорошую адгезию к б» С, и пленка кремния толщиной 0,1-0,15-мкм не проявляет ползучести до температуры 800б С (хотя в объеме кремния ползучесть наступает раньше). При.этом во всем диапазоне темпера-/ тур можно пренебречь шунтированием кристалла.9С пленкой 5 кремния, так как собственная концентрация носителей в кремнии даже при 1000 С не превышает55 10 см, так что при использовании распространенного материала 6»с с концентрацией нескомпенсированных доноров 2 10 см s виде пластин толщиной 15-20 мкм шунтирова- ние пленкой ci будет составлять менее 1%. При увеличении толщины кристаллов9Сшунтирование малолегированной

6» С шунтирование малолегированиой (т.е. с концентрацией примесей мень" ше собственной концентрации носителей при максималжной рабочей температуре) . пленкой кремния будет соответственно уменьшается.

Таким образом, использование малолегированного кремния в качестве связующего между кристаллом карбида кремния и изолирующей подложкой обеспечивает полную передачу деформации от подложки к кристаллу, тем са-. мым увеличивает точность измерения деформаций. Тензорезистор мЬжет работать до 800 С в условиях радиации и в агрессивных средах. ираж 602 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,ул.,Проектная,4