SU1760412A1

SU1760412A1 - Полупроводниковый преобразователь давлени

Info

Publication number: SU1760412A1
Application number: SU914917995A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Заседателев; Сергей Михайлович Заседателев; Валерий Вячеславович Куренков
Original assignee: В.С.Заседателев, С М.Заседателев и В.В.Куренков
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к измерению давлени жидких или газообразных сред с помощью миниатюрных полупроводниковых датчиков давлени . Цель изобретени - повышение точности измерени . Дл этого в полупроводниковом преобразователе давлени , содержащем корпус 1, мембрану 2, выполненную из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием 3, присоединенным по периферии к кольцевой части корпуса, изол ционную плату 6, в которой закреплены жесткие токовводы 7. Последние скреплены с контактными площадками 9 по внутренней окружности опорного основани 3 и дополнительно выполн ют роль его опор.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к высокоточному измерению давлени жидких или газообразных сред с помощью миниатюрных полупроводниковых преобразователей давлени .

Известны полупроводниковые преобразователи давлени с чувствительным элементом в виде мембраны, выполненной из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием , прикрепленным к корпусу со стороны расположенных на мембране тен- зометрических элементов. При этом контактные площадки от тензометрических элементов выведены в область опорного основани и электрически соединены тонкими гибкими проводами с жесткими токоввода- ми, укрепленными в изол ционной плате. Одна из конструктивных схем исполнени преобразовател заключаетс в креплении

мембраны к его корпусу по периферии опорного основани .

Недостатком такого решени вл ютс значительные напр жени в материале корпуса (и соответственно, упругого опорного основани ), вызываемые распределенной нагрузкой g и моментом т, возникающими от измер емого давлени Р. НаГфиг, 1а показана (упрощенно, без учета концентрации напр жений) эпюра напр жений ог. в поперечном сечении стенки корпуса (величина максимальных напр жений azmax тем больше , чем меньше толщина h стенки корпуса). Эти напр жени , в свою очередь, обусловливают (за счет несовершенств упругих свойств материала корпуса) величину одной из составл ющих погрешности преобразовател - его порога чувствительности. Указанна погрешность оказывает заметное вли ние в случае очень точных измерений, достигаемых преобразовател ми с полупроСО

с

VJ о

§

fo

водниковыми чувствительными элементами .

Цель изобретени заключаетс в повышение точности преобразовател (в уменьшении его порога чувствительности),

Дл этого дополнительно к креплению опорного основани , по периферии корпуса , введена система жестких опор его (фиг. 16). Этими дополнительными опорами вл ютс закрепленные в изол ционной плате корпуса жесткие токовводы, поддерживающие упругое опорное основание мембраны . При этом существенно снижаетс величина напр жени CTZmaxi благодар чему уменьшаетс погрешность нечувствительности и порог чувствительности преобразовател .

На фиг. 2 показано одно из конструктивных решений.

Полупроводниковый преобразователь давлени содержит кольцевую часть корпуса 1 с расположенным на ней чувствительным элементом в виде мембраны 2, выполненной из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием 3 - массивным кольцом , по своей периферии присоединенным к кольцевой части корпуса 1 преобразовател , со стороны расположенных на мембране 2 токоведущих дорожек 4 и тензометриче- ских элементов 5. Соединение опорного кольца с корпусом 1 герметизирует от измер емой среды подмембранную полость. В изол ционной плате 6 осесимметрично закреплены несколько (например, двенадцать , шестнадцать, восемнадцать и т.д.) токовводов 7 (на фиг. 2 показаны только два из них), а также имеетс канал 8 дл подведени опорного давлени . Жесткие токовводы 7, на которые чувствительный элемент оперт своими контактными площадками 9, образуют вторую (внутреннюю) окружность опор массивного кольца.

Работа преобразовател заключаетс в том, что под воздействием измер емого давлени Р деформируетс мембрана 2 и поэтому измен ютс параметры тензометрических элементов 5 (например, сопротивление тензорезисторов), а с помощью токоведущих дорожек 4 и токовводов 7 эти изменени параметров передаютс на вторичную измерительную аппаратуру.

Таким образом, при использовании изобретени в преобразовател х, имеющих мембрану, выполненную из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием и присоединенную к корпусу преобразовател со стороны расположенных на ней тензомет- рических элементов, повышаетс точность измерений давлени за счет снижени величины напр жени в поперечном сечении

стенки корпуса.

Claims

Формула изобретени Полупроводниковый преобразователь давлени , содержащий корпус с расположенным в нем чувствительным элементом в виде мембраны, выполненной из полупроводникового монокристаллического материала за одно целое с опорным основанием, присоединенным по периферии к корпусу

со стороны расположенных на мембране текзометрических элементов, и соединенную с корпусом изол ционную плату, в которой закреплены жесткие токовводы, одними концами электрически соединенные с контактными площадками тензомет- рических элементов, расположенными на опорном основании, а другими - выведенные за внешнюю поверхность изол ционной платы, отличающийс тем, что, с

це/1ью повышени точности измерени давлени , в нем опорное основание мембраны через контактные площадки оперто на торцы жестких токовводов и скреплено с ними.

I I I 1 1

I I I I 1

czzzj

1

т

6,

ггпзх

J, JL

mz

-ШЈ-,

bgrrffffl

5

Фиг.1

г s

%

Фиг. Z