Полупроводниковый преобразователь давления

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ,-содержащий биполярную полупроводниковую структуру , именщую один или несколько рР-переходов , сформированных на подложке , иглу из твердого материала, контактирующую с поверхностью полупроводниковой структуры в зоне р: Г -перехода и соединенную с диафрагмой , источник питания, подключенный к полупроводниковой структуре, о тличающийся тем, что, с . целью повьшения чувствительности и технологичности изготовления, в него введены дополнительный источник смещения и металлический электрод из мягкого материала, расположенный на поверхности указанной структуры с перекрытием границы перехода на поверхности полупроводниковой структуры, при этом дополнительный j источник смещения соединен с металСО I лическим электродом и подложкой, а игла размещена на поверхности металлического электрода.

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

C0ILWOlHCTI+IECHHX

РЕСПУБЛИН (1Ю (!1) SU (511 Н 04 R 23 00

« =

« ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ «/

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3378640/24-10 (22) 06.01.82 (46) 23.10.84. Бюл. N 39 (72) Л.В.Лащенова, В.В.Кудрявцев, Б.Н.Шевченко и 10.В.федорович (53) 534.232(088.8) (56) 1. Патент ФРГ У 1251552, icn. Н 04 R 23/00,,опублик. 18.04.68

2. Патент Японии II 47-48404, кл. Н 04 Р 23/00, опублик. 06.1 2.72 .(прототип) .

3. Викулин И.М., Стафеев В.И. Полупроводниковые датчики. N. "Советское радио", 1975, с. 30-3.1. (54)(57) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ, содержащий биполярную полупроводниковую структуру, имеющую один или несколько рв-переходов, сформированных на подложке, иглу из твердого материала, 1 контактирукщую с поверхностью полупроводниковой структуры в зоне Рп перехода и соединенную с диафрагмой, источник питания, подключенный . к полупроводниковой структуре, о тл и ч а ю шийся тем, что, с ! целью повышения чувствительности и . технологичности изготовления, в него введены дополнительный источник смещения и металлический электрод из мягкого материапа, расположенный на поверхности указанной структуры с перекрытием границы перехода на поверхности полупроводниковой структуры, при этом дополнительный

; источник смещения соединен с металлическим электродом и подложкой, а игла размещена на поверхности ме таллического электрода.

2 1 биполярную полупроводниковую структуру, имеющую один или несколько рn — переходов, сформированных на подложке, иглу из твердого материала, контактирующую с поверхностью полупроводниковой структуры в зоне рл-перехода и соединенную с диафрагмой источник питания, подключен ный к полупроводниковой структуре, введены дополнительный источник смещения и металлический электрод из мягкого материала, расположенный на поверхности полупроводниковой структуры с перекрытием границы перехода на поверхности указанной струк-: туры, при этом дополнительный источник

1 смещения соединен с металлическим . l электродом и подложкой, а Игла размещена на поверхности металлического электрода.

На чертеже представлена конструкция преобразователя.

Преобразователь содержит мембрану 1, иглу 2 и полупроводниковую структуру 3. В полупроводниковой структуре сформирован р- -переход 4, на поверхность структуры нанесен металлический электрод 5, под которым рованный р- tl -переход 6.

При воздействии на мембрану акус-: тического поля давление через иглу передается на структуру, электрические параметры которой изменяются .

Поскольку область объемного заряда индуцированного полем перехода залегает непосредственно под металлическим электродом, представляющим собой напыленный тонкий слой (сотые доли мкм1 мягкого металла, напри- мер алюминия, приложение давления иглой из твердого материала, например корунда, к любой точке поверхности электрода приводит к эффективному изменению параметров структуры.

Так как площадь металлического электрода может быть выполнена реличиной более тысячи мкм, то осущест2 вление контакта иглы со структурой с площадью контакта порядка единицы мкм не представляет трудности.

Полупроводниковая структура может быть выполнена по типовой техI нологии и снабжена электродом. При иэ готовлении структуры используется. техпроцесс изготовления полупроводниковых приборов и требуется лишь дополнительное напыление проводяще1 112049

Изобретение относится к преобразователям механической энергии в электрическую, а более конкретно к микрофонам, использующим чувствительные к давлению р-h-переходы.

Известны преобразователи, которые выполнены в виде сетко- или. решеткообразно разделенного на дискретные участки р- и -перехода, при этом установка иглы в любом месте структуры позволит обеспечить контактирование с каким-либо участком перехода, выходящим на поверх ность 1 )и (2)

Недостатками этих преобразователей являются сложность выполнения структуры, невоспроиз водимо ст ь ха"рактеристик преобразователей из-за возможности помещения иглы на меньшую или большую часть перехода, выходящего на поверхность, а также малая эффективность преобразователя ввиду того, что давление распределяется. по площади, лишь часть которой оказывает влияние на параметры струк-25 туры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является полупроводни- - сформирован дополнительный индуциковый преобразователь, в котором на одной подложке выполняется несколько структур с р- и -переходами, включенных в параллель, и давление прикладывается системой игл, связ анных с диафрагмой P3 ).

Недостатком известного преобразователя является малая эффективность преобразования, связанная с тем„что давление, в частности звуковое, действующее на диафрагму, распределяет40 ся между иглами(при количестве игл и через каждую из игл передается на контакт игла — структура лишь 1/л -я часть давлениями, и, поскольку полагается что при установке игл с учетом

Ф

45 зависимости чувствительности от места приложения силы на поверхности структуры не будет для калдой из структур реализована максимально возможная чувствительность, суммарный эффект будет ниже, чем в случае установки

50 одной иглы в область максимальной чувствительности.

Цель изобретения ; повышение чувствительности и технологичности изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковый преобразователь давления, содержащий

С оставитель В. Кузнецов

Редактор А.Шандор Техред Л. Кощобняк Корректор М.Леонтюк

Заказ 7760/44 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж«,35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул ..Проектная,4

3 го материала для формирования элек- трода.

Потенциал, приводящий к с,озданию дополнительного перехода, создается источником смещения мапой мощности на несколько десятков вольт.

20492. 4 Дпя упрощения схемы включения устройства источник смещения может быть заменен электретным материалом.

Предложенное выполнение преобразователя обеспечивает его высокую чувствительность и технологичность.