Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий и способ определения области приложения усилий в чувствительном элементе преобразователя усилий
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повыпение чувствительности . Определяется область существования шнура тока данной структуры путем приложения усилия в различные точки структуры и определения максимальной чувствительности по выходному сигналу на приложенное усилие; . Величина измеряемого усилия преобразуется в выходной сигнал в частотной форме. Частота колебаний тока прямо пропорционально зависит от п{)иложчнного усилия. 2 с.п. ф-лы, 2 шт.
сОюз сс8етсних социАлистичесних
РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 L госуаАРствеккый комитет сссР
Ilo делАм изОБРетений и ОткРнтнА. (46) 30.08.90. Бюл. У 32 (21) 3994849/24-10 (22) 26.12.85, (71).Институт проблем управления (72) В.Д.Зотов, А.Т.Серов,, T.Ñ.Eìåëüÿíîâà и E.À.кожухова (53) 5.31.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 355519, кл. С 01 Ь 9/10, 1968; .
Авторское свидетельство СССР
В 387233, кл. С 01 L 1/18, 1969. (54) ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ЧАСТОТНО-
1 О ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УСИЛИЙ И СПОСОБ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЛАСТИ ПРИЛОЖЕНИЯ УСИЛИЙ В ЧУВСТВИТЕЛЬНОМ ЭЛЕМЕНТЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УСИЛИЙ
„.30„„1400246 д1
I (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения — повыпение чувствительности. Определяется область существования шнура тока данной структуры путем прило кенйя усилия в различные точки структурй и определения максимальной чувствительности по выходному сигналу на приложенное усилие.
Величина измеряемого усилия преобразуется в выходной сигнал в частотной форме. Частота колебаний тока прямо пропорционально зависит от приложенного усилия. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.
1400246 элемента. Напряженность электрического поля в шнуре тока возрастает, а вне его резко падает. Уменьшение напряженности поля вне шнура тока ны5 зывает процесс деиониэации электронов и постепенный их переход на компенсирующий уровень. В и-области переход носителей на компенсирующий уровень приводит к уменьшению проводимости и еще большеиу падению на+ пряженности поля. В р-области уменьшение количества свободных электро" нов нне шнура тока вызывает увеличение скорости объемной рекомбинации электронов у стенок шнура тока и постепенное их разрушение. Начинается процесс разрушения шнура. Сопротин4 ление шнура н р -области увеличивается, начинается ноное распределение напряженности электрического поля по структуре: н области шнура она падает, вне шнура растет. Уменьшение напряженности электрического поля в шнуре приводит к переходу части 2 электронов на уровни компенсации soлота. Происходит второй лавинообразный процесс разрушения шнура, Плот" ность тока н шнуре постоянно падает, и при некотором ее критическом значении шнур гаснет, после чего состояние структуры возвращается к исходному и весь процесс понторяет-. ся. Таким образом н структуре возникают колебания тока, обуслонлен35 ные возникноне ниеи и раз рушениеи шнура тока. Область существования шнура тока строго определенна для данной полупроводниковой структуры.
Определяется область существования шнура тока данной структуры (экспериментально) путем приложения усилия в различные точки структуры и определения максимальной чувствительности (области шнура тока) по at - . ходному сигналу на приложенное усилие. "àòåè эта область с помощью метки фиксируется и таким образом получается область существования шнура тока для данной структуры.
При приложении измеряемого усышя и область существования "êóðà тока происходит изменение расстояния между атомами в полупроводниковой структуре. Это принодит к увеличению энергии, нэаииодейстния атомов решетки, изменению расположения энергетических зон одна относительно другой, а соответственно и изменению ширины запрещенной зоны. При изменении ширины запрещенной эоны изменяется прямо пропорционально частота колебаний в полупроводниковой структуре, обусловленная возникновением и распадом шнура тока, Такии образом, величина измеряемого усилим, прикладынаемого в область сущестнонания шнура тока, преобразуется н выходной сигнал в частотной форме, причем частота колебаний тока н полулроводниковой структуре пряио пропорционально зависит от приложенного усилия. Измерение частоты выходного сигнала частотомером, проградуиронанным в единицах усилий, позволяет однозначно определить величину измеряемого усилия, приложенного к чувствительному элементу.
Формула изобретения
Чувствительный элемент частотного преобразователя усилий, содержащий ионолитнь и кристалл с силовводящиии понерхностяии, размещенный на жестком оснонании, о т л и ч а ю— шийся теи, что, с целью повышения чувствительности, монолитнь1й кристалл выполнен н виде пластины из нысокоомного кремния, легиронанного фосфором а до концентрации 10 (N „- 10 см одна поверхность пластины дополнительно легиронана золотом до концентраций
К, лежащий :; пределах N „ N и (2М, другая понерхность — алюминием до концентрации И ; лежащей в пределах 10 . N (2.10 си, при этом
N pg N„.
2, Сг:с б определения области приложения усилий н чувствительном элементе преобразователя усилий, выполненном из ионолитного кристалла, о тл и ч а ю щ H и с я теи, что формиру» ют в чувствительном элементе шнур тока путем увеличения напряженности электрического поля до критического значения, фиксируют область сущестнонания шнура тока и прикладывают в эту область измеряемое усилие.
Фаа, 1