Интегральный преобразователь деформации и температуры
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке малогабаритных полупроводниковых высокочувствительных преобразователей деформации и температур. Интегральный преобразователь деформации и температуры содержит кремниевый кристалл с тензорезисторами и терморезистором. Терморезистор размещен в плоскости тензорезисторов над отверстием, сформированным в теле кристалла вне тензорезисторов, и закреплен на кристалле с помощью электропроводящих коммутационных металлических шин в виде плоских пружин. Изобретение повышает точность измерений температуры за счет исключения изменения сопротивления терморезистора от деформации преобразователя и точность измерений деформации за счет температурной компенсации. 2 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке малогабаритных полупроводниковых высокочувствительных преобразователей деформации и температуры.
Известен полупроводниковый преобразователь давления, содержащий профилированный кремниевый кристалл с тензорезисторами, расположенными на мембране, и терморезистором, расположенным вне профиля (пат. США N 4530244, кл. G 01 L 9/06). Недостатком данного преобразователя при его использовании для измерения деформаций является низкая точность измерений температуры, обусловленная изменениями сопротивления терморезистора от воздействия деформации. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является интегральный преобразователь давления, содержащий кремниевый кристалл с тензорезисторами и терморезистором, который выполнен из двух одинаковых взаимноперпендикулярных полосок и расположен на чувствительной мембране (а. с. N 1425487, кл. G 01 L 9/04). Недостатком известного устройства является наличие погрешностей измерений за счет влияния на терморезистор деформаций различной величины, воздействующих на части терморезистора и обусловленных погрешностями совмещения терморезистора относительно мембраны. В предлагаемом техническом решении достигается повышение точности измерений температуры за счет исключения изменения сопротивления терморезистора от деформации преобразователя и точности измерений деформации за счет температурной компенсации. Терморезистор, используемый для измерения температуры или для температурной компенсации, размещен в плоскости терморезисторов над отверстием, сформированным в теле кристалла вне тензорезисторов, и закреплен на кристалле с помощью электропроводящих коммутационных металлических шин в виде плоских пружин. Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображен преобразователь деформации в виде кремниевого кристалла (1) со сформированными в нем тензорезисторами (2) с контактными площадками (3) и содержащего терморезистор (4), который находится в плоскости тензорезисторов над отверстием (5) и закреплен с телом кристалла с помощью металлических шин (6) в виде плоских пружин. На фиг. 2 изображен преобразователь деформации (в разрезе). Принцип работы преобразователя заключается в следующем: деформация измеряемого объекта предается на закрепленный на нем кристалл преобразователя и воздействует на тензорезисторы, изменяя их сопротивления. При этом на терморезистор, находящийся на кристалле в подвешенном состоянии на пружинах, деформация не действует, и он не изменяет свое сопротивление. В то же время, в связи с тем, что терморезистор находится в непосредственной близости к тензорезисторам, он используется для температурной компенсации преобразователя. Изобретение поясняется примером. Кремниевый кристалл с "n"-типом проводимости толщиной 0,3 мм содержит четыре тензорезистора с "p"-типом проводимости, выполненные локальным легированием бора с концентрацией 5![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
Формула изобретения
Интегральный преобразователь деформации и температуры, содержащий кремниевый кристалл с тензорезисторами и терморезистором, отличающийся тем, что терморезистор размещен в плоскости тензорезисторов над отверстием, сформированным в теле кристалла вне тензорезисторов, и закреплен на кристалле с помощью электропроводящих коммутационных металлических шин в виде плоских пружин.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2