Интегральный тензопреобразователь

 

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТЕНЗОПРЕОБРА- , ЗОВАТЕЛЬ, содержащий мембрану из кремния одного типа проводимости. мост из тензорезистрров, выращенных на мебране и имеющих проводимость противоположного типа, и токовыводы , соединенные с вершинами моста, о., тличающийся тем, что, с целью повышения его точности, он снабжен изоляционным слоем, нанесенным поверх одного из тензорезисторов , металлической пластиной, закрепленной на изоляционном слое, и дополнительным токовыводом, соединенным с пластиной. (Л ел ю 00 4 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

2848 А

ПЕ а) 3(50 G 01 В 7/1 8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬС ГВУ е (21 ) 3438034/25-28 (22) 14.05.82 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) В.A.Са4онов и В.Н.Полтавченко (53) 531. 781. 2 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 581368, кл. G 01 В 7/18, 1976.

2. Патент США Р 3662312, кл. 338-4. 1972 (поототий). (54}(57) ИНТЬГРАПЬНИЙ ТЕНЗОПРЕОБРА-;.

30BATEJlb, содержащий мембрану из кремния одного типа проводимости, мост из тензорезисторов, выращенных на мебране и имеющик проводимость противоположного типа, и токовыводы, соединенные с вершинами моста, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности, он снабжен изоляционным слоем, нанесенным поверх одного из тенэорезисторов, металлической пластиной, закрепленной на изоляционном слое, g дополнительным токовыводом, соединенным с пластиной.

1052848

Изобретение относится к. измери тельной технике, а именно к тензометрическим преобразователям, изготавливаемым методами микроэлектронной технологии, и может быть использовано в датчиках данления, силы, перемещения, линейного ускоре-ния и других подобных устройствах в качестве унифицированного преобразователя деформации мембраны н электрический сигнал, Известен интегральный тензопреобраэонатель, содержащий мембрану иэ сапфира, мост иэ полупроводниковых тенэорезисторон и соединенных с ними последовательно подгоночных резисторов и токовыводы, соединенные с вершинами моста (1 ), Однако данный тенэопреобразонатель не обеспечивает высокой точности измерения механических параметров,0 воздействующих на мембрану, так как наличие подгоночных резисторов, не воспринимающих деформацию мембраны, приводит к нелинейности выходного сигнала моста в функции от вход- 2 ного механического параметра.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достига- емому эффекту является интегральный тенэопреобразонатель, содержащий мембрану иэ кремния одного типа проводимости, мост из тенэорезисторов, выращенных на мембране и имеющих проводимость противоположного типа, дополнительные резисторы, включенные в плечи моста последовательно с тенэорезисторами и используемые для подгонки его чувствительности и началь. ного уровня сигнала, и токоныноды, соединенные с вершинами моста 52 3.

Однако и этот тенэопреобразова- 40 тель имеет нелинейность градуировочной характеристики, связанную с наличием в плечах моста дополнительных резисторов, что снижает точность измерения механических параметров таким устройством.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

ПОставленная цель достигается тем, что интегральный тенэопреобразователь, содержащий мембрану из кремния одного типа проводимости, мост из .тенэорезисторон, выращенных на мембране и имеющих проводимость противоположного типа, и токовыводы, со-55 единенные с вершинами моста, снабжен изоляционнйм слоем, нанесенным поверх.одного иэ тензорезисторов, металлической пластиной, эекрепленной на изоляционном слое, и дополнительным токонынодом, соединенным с пластиной.

На фиг. 1 предстанлен интегральный тенэопреобразонатель, общий нид, на фнг. 2 - то же, разрез в плоскости, перпендикулярной плоскости мембраны.

Интегральный тензопреобразователь содержит мембрану 1, изготовленную из монокристалла кремния одного типа проводимости, мост иэ тензореэисторов 2-5, выращенных на мембране 1 и имеющих проводимость противоположного типа, токоныноды 6-9, соединенные с вершинами моста, образованными токопроводящими участками 10-13 мембраны 1,. изоляционный слой 14; нанесенный поверх одного иэ тензорезисторов, например тензореэистора 5, металлическую пластину 15 и токовывод 16, соединенный с пластиной 15.

Интегральный тенэопреобразователь работает следующим образом.

Перед измерением преобразователь соединяют с источниками питания (не показаны 1. Один источник постоянного напряжения соединяют с диагональю питания моста, например с токовыводами 6 и 8, другой, регулируемый источник постоянного напряжения, соединяют соответственно с токовыводом 6, соединенным с тензореэистором 5 и с токовыводом 16, соединенным с пластиной 15. Величину и знак напряжения второго источника питания подбирают таким образом, чтобы компенсировать имеющийся технологический разбаланс моста. При подаче напряжений на пластину 15 имеет место изменение поверхностной проводимости тенэореэистора 5 подобно тому, как это имеет место в МДП транзисторах со встроенным каналом при реализации полевого эффекта. После балансировки схемы проводят измерение. Точность такого измерения достаточно высокая вследствие того, что нелинейность мостовой схемы существенно уменьшена.

Использование предлагаемого интегрального тензопреобразователя позволяет повысить точность датчиков механических параметрон, в которые встроены такие тензопреобразофатели. Наличке дополнительного токовывода н тензопреобразователе позволяет эа счет усложнения схемы вторичной электронной аппаратуры реализовать компенсацию различных погрешностей датчика, вызванных ноэдействием влияющих факторов.

1052848

Составитель Н.Тимошенко

ТехредЭ,далекорей Корректор A.Èëüèí

Редактор Н.Кешеля

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

Эакаэ 8842/34 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5