Полупроводниковый тензодатчик
(72) Авторы мзобретеммя
М. Б. Замылко, Б. И. Пивоненков, В. П, Дуна и В. В. цветков (7I ) Заявмтель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ТЕНЗОД АТЧИК
Изобретенйе относится к измерительной технике, а именно к полупроводниковым тензодатчикам, и может быть использовано при создании датчиков усилий, давлений, ускорений, перемещений и других механических параметров.
Известен полупроводниковый тензоцатчик, содержащий упругий элемент в виде стержня из монокристалла полупроводника, расположенный на нем тензорезистар и, два контакта, расположенные на концах тензорезистора (1) .
Однако чувствительность одиночного тензорезистора при включении его в мостовую схему нецостаточна.
Наиболее близким по техническому сушности и цостигаемому результату к предлагаемому является полупроводниковый тензодатчик, содержаший упругий элемент, расположенный на нем тензорезистор, ориентированный по кристаллографической плоскости (100) и выполненньтй в вице прямоугольника, четыре кон2 такта, каждый из которых расположен на середине одной из сторон прямоугольника, а две противополсюкные стороны прямоугольника с крист аллографическим направлением (1001 образуют угол от 20 до
5 ?50 р1
Однако известный тензодатчик имеет невысокую чувствительность при одноос,ном напряженном состоянии.
1О
Uem» изобретения - повышение чувствительности полупроводникового тензодатчика при одноосном напряженном состоянии
Поставленная цель достигается тем, что в известном полупроводниковом тензоцатчике, соцержащем упругий элемент, расположенный HB нем тензорезистор, ориентированный по кристаллографической плоскости (100) и выполненный в вице прямоугольника, четыре контакта, кажцый из которых расположен на серецине одной из сторон прямоугольника, стороны прямоугольника расположены в кристал3 95480
ЛПСрафкческпм напраененкк (100) к прн ентированы под углом в 45 к оси наг рукения упругого элемента.
На чертеже изображен предлагаемый тензодатчик. 3
Тензодатчик содержит упругий эле мент 1, например, в виде консольной балки с грузом на конце.2. На упругом элементе расположен тензорезистор 3, ориентированный по плоскости 100 и 10 выполненный в виде прямоугольника с четырьмя контактами 4-7. При этом стороны прямоугольника расположены в кристаллографическом направлении $1003 и ориентированы под углом в 45 4 5О к оси нагружения упругого элемента. lloпуск на размер угла «+5овызван существующими допусками на точность ориентации подложки (3 - 5 ).
О
Устройство работает следующим об- 2й разом.
При отсутствии воздействия измеряемого параметра сопротивление тензореэистора является изотропным. Поскольку потенциальные контакты 4 и 5 расположены 2> симметрично относительно токовых 6 и 7, то при этом выходной сигнал тензореэистора 3 (разность потенциалов между потенциальными контактами) близок к нулю.
При воздействии измеряемого параметра, например ускорения, упругий элемент
1 деформируется, деформация передается на тензорезистор 3. В силу тензоэффекта при этом возникает анизотропия сопротивления в тенэорезисторе 3. При атом разность потенциалов между потнециальными контактами 4 и 5 становится отличной от нуля и появляется разбаланс, пропордио нальный измеряемому параметру.
P асположение тензорезистора под углом40
45" к оси симметрии упругого элемента и ориентация его сторон в направлении (100) позволяет более эффективно испольэовать возникающую при деформации ани-, зотролию сопротивления и получить в два раза большую чувствительность IIo сравнению с известным.
Испцтания макетных образцов тензодатчика подтвердили его повышенную чувствительность (1,8 раза) по сравнению с известными, Формула и зобретения
Полупроводниковый тензодатчик, содержащий упругий элемент, расположенный HB нем тензорезистор, ориентированный по кристаллографической плоскости 100 и выполненный в виде прямоугольника, четыре контакта, каждый из которых расположен на середине одной иэ cropoII прямоугольника, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при одноосном напряженном состоянии, две противоположные стороны прямаугomüíèêa расположены в кристаллографическом направлении $100) и ориентированы под углом в 45 + 5 к оси нагружения упругого элемента
Источники информации принятые во внимание при экспертизе
1, Авторское свидетельство СССР
¹ 614318, кл. Я-01 В 7/18, 1976.
2.Авторское свидетельство СССР № 577394, кл. Е 01 В 7/16, 1976 (прототип) °
954806
Составитель H. Тимошенко
Техред А.Бабинед Корректор Ю. Макаренко
Редактор В. Пилипенко
Филиал ППП «Патент«, r. Ужгород, ул, Проектная, 4
3 аказ 64 12/4 1 Тираж 614 П одписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
tro делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4(5
