Устройство для измерения параметровдвижения

 

Союз Советских

Социапистических

Республик.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ы АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ss) 822033

/

ГЭв м (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлено 120279 (21) 2 /22962/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 150481. Бюллетень Но 14

Дата опубликования описания 15.04.81 (53)М. Ыл

G 01 Р 3/46

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДЫ 531. 771 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Щеглов и В. В. Попов уфимоиии авиационныа HklclTHTJT им. Серго Ор иоиинраие,,,„,„ (7т) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ -ПАРАМЕТРОВ ДВИМ(ЕНИЯ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и автоматике и может быть использовано для измерения скорости различного рода машин и механизмов.

Известны датчики с использованием разнообразных физических явлений (Ц.

Наиболее близким по технической сущности и решаемым задачам к изобретению является измеритель перемещения, содержащий полупроводниковую подложку одного типа проводимости со сформированными в ней областями истока и стока другого типа проводимости, металлизацию подложки, подвиж- 15 ный электрод-затвор, имеющий возможность совершать возвратно-поступательное движение вдоль областей истока и стока, подзатворный твердый диэлектрик и слой глицерина между 20 твердым диэлектриком и электродомзатворомgLj.

Однако измеритель перемещения на

МОП-транзисторе не может служить датчиком скорости при такой конст- 25 рукции.

Цель изобретения - создание конструкции, выходной сигнал которой пропорционален скорости. 30

Поставленная цель достигается тем, что в датчик на МОП-транзисторе, введен неподвижный электрод-затвор, установленный на твердом диэлектрике вдоль областей истока и стока, а зазор между электродамизатворами заполнен электродинамической жидкость:.:.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства.

Устройство для измерения параметров движения состоит из полупроводниковой подложки 1 одного типа проводимости, например п -т и п а, со сформированными на одной ее стороне областями истока 2 и стока 3 другого типа проводимости, например р -типа, на другой ее стороне укреплена металлизация 4 подложки. Поверх областей истока 2 и стока 3, сформированных E полупроводниковой подложке 1, нанесен слой диэлектрика 5, на котором расположен неподвижный электрод-затвор 6. Параллельно неподвижному электроду-затвору 6. над ним расположен подвижный электрод-затвор 7, а.зазор между ними заполнен электродинамической жидкостью 8. Электродинамическая жидкость 8 представляет собой неполярный маслянистый раст822033 воритель (природные масла), в котором,находятся мельчайшие частицы елабопроводящего вещества. Для того, чтобы электродинамическая жидкость не вытекала из устройства, полупроводниковая подложка 1, с металлизацией 4, со слоем диэлектрика 5, не- . йодвижным электродом-затвором 6 помещена в диэлектрический резервуар, (не показан.), который наполняется электродинамической жидкостью 8, в прорези диэлектрического резервуара входит подвижный электрод-затвор 7 таким образом, что электрод-затвор 6 параллелен электроду-затвору 7. K подвижному электроду-затвору 7 подсо" единена одна шина источника 9 напряжения постоянного тока (U ), а вторая шина. источника 9 подсоединена к металлизации 4 подложки. Области истока 2 и стока 3 подсоединены посредством шин с последовательно соединенными источником 10 питания постоянного тока (U ) и резистором 11 нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

При подключении источником 9 и 10 к токоведущим шинам (показаны условно) через Резистор 11 нагрузки электрический ток не протекает, поскольку междУ областями истока 2 и стока 3 токопроводимый канал не индуцирован.

Это обусловлено тем, что на неподвижном электроде-затворе 6 отсутствует потенциал. В случае, если подвижный электрод-эавтор 7 движется относительно неподвижного электрода- затвора ра 6 и параллельно ему со скоростью

U, то на неподвижном электроде-затворе 6 появляется электрический потенциал, прямо пропорциональный скорости подвижного электрода-затвора 7. о„=kЧ, (1) где k — коэффициент пропорциональности.

В этом случае в полупроводниковой подложке 1 между областями истока 2 и стока 3 индуцируется канал, а, следовательно, через резистор 13, нагрузки течет ток, Ток, протекаемый от истока 2 к стоку -3, определяется следующим выражением где Е и Еа — относительная диэлектрическая постоянная и диэлектрическая постоянная (диэлектрика) соответственно, Ф вЂ” подвижность носителей зарядов в канале, (О

- ширина канала, — длина канала, толщина диэлектрика, U17 пороговое напряжение для данного МОП-транзистора, напряжение на затворе, в данном случае 0

U Й U, знак "+" или "-" определяется в зависимости от направления движения подвижного электрода-затво- . ра 7. выражение (2) с учетом

L а

Uо, Uy

Перепишем

0 Åà дФВ .((р ) ц )ц " ) (Э) (а или с учетом выражения (1)

20 и2 — f((u +av)-u,)u — ", (+ обоз начим ,й. з через ф. и пре .+в образуем уравнение (4).

Л РИ О+КЧР0 PU 0 Р (S)

При движении подвижного электродазатвора .7 изменяется только второе слагаемое уравнение (5), а все остальные слагаемые остаются неизменными при данных геометрических размерах, U è U, поэтому запишем

35 си = + И+8 1 ( р

1де Я=Кф0, 5= 3 А-О„ОО qUp и

Уравнение (6) — это уравнение

40 прямой линии, которая смещена по ординате вверх на В. формула и з об ре те ни я

Устройство для измерения параметров движения, содержащее полупроводниковую подложку с областями стока

45 и истока, неподвижный твердый диэлектрик и .параллельный ему подвижный электрод-затвор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью получения сигнала, пропорционального скорости

50 перемещения подвижного электродазатвора, в датчик введен неподвижный электрод-затвор, установленный на твердом диэлектрике, а зазор между подвижным и неподвижным электро55 дами-затвоРами заполне злектродинамической жидкостью.

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.И. и др. Датчики контроля и регулирования. M., 1965, 60 с. 456-484.

2. Угаи О. Делитель напряжения на МОП-транзисторе. — "ТИИЭР", т. 59, Р 10, 1971, с. 189 (прототип).

822033

Составитель Е. Швецов

Техред M.Êîøòóðà Корректор Л.Иван

Редактор "Л. Копецкая

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

Заказ 1805/67 1ираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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