Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
Посмотреть оригинал

Примеры интегральных преобразователей давления

Интегральные тензопреобразователи, изготавливаемые в НИИ МВС ТРТУ

В НИИ МВС ТРТУ, по заказам промышленных предприятий авиационной, химической и газовой отраслей, выпускаются небольшие партии датчиков давления в диапазоне 0-0.1,0-1,0-1.5 МПа [10,11].

Конструкция датчика включает интегральный чувствительный элемент, представляющий собой тонкую квадратную кремниевую мембрану с размером стороны от 1 до 4 мм и толщиной h=20- 150 мкм с изготовленными на ней диффузионными тензорезисторами, включенными в мостовую схему Уитстона. Мембрана обрамлена массивным основанием, представляющим с ней единый монокристалл. Последние разработки, предназначенные для измерения давления газовых сред в диапазоне 0-1000, 0-10000 Па, включают в бб себя, кроме конструкции интегрального тензочувствитслыюго элемента, конструкцию полупроводникового терморезистора или диода для контроля температуры.

В качестве исходного материала при изготовлении чувствительного элемента используется кремниевая пластина КЭФ- 4,5 диаметром 76 мм, имеющая кристаллографическую ориентацию (100). Технологический процесс изготовления интегрального чувствительного элемента включает следующие основные операции: длительное окисление с достижением толщин окисла 1,8- 2,2 мкм, двухстороннее совмещение изображений элементов на обеих сторонах исходной пластины и анизотропное травление, необходимое для формирования мембраны чувствительного элемента и нужного расположения тензорезисторов на кристалле, а также операцию нанесения металлизации (алюминий-ванадий-медь) на нерабочую сторону кристалла для последующей сборки кристалла в корпус.

Закрепление кристалла на коваровом кристаллодержателе осуществляется пайкой либо приклеиванием вакуумированным клеем (К-400, ВК-9). Разводка внутренних выводов датчика осуществляется с помощью ультразвуковой сварки либо пайкой микропаяльником к контактным площадкам переходной платы. Для защиты от загрязнений рабочая поверхность кристалла покрывается эластичным кремнийорганическим компаундом.

Конструкция корпуса датчика зависит от требований заказчика, характеризуется простотой сборки и достаточной прочностью в заданном диапазоне давлений и температур.

Принцип действия датчика заключается в изменении электрического сопротивления тензорезисторов при деформации мембраны иод воздействием давления жидкой или газовой среды. Изменение сопротивления тензорезисторов приводит к появлению выходного напряжения разбаланса, пропорционального измеряемому давлению.

Для уменьшения температурной погрешности измерения давления предусмотрена пассивная схема термокомненсации, состоящая из нескольких внешних стабильных резисторов, снижающих температурный дрейф нуля выходного напряжения в 6 - 10 раз.

На рис.34 представлены экспериментальные результаты по тснзочувст- вительности SQ датчиков давления, изготовленных в НИИ МВС для трех типоразмеров квадратных мембран с расположенными на них точечными тен- зорезисторами p-типа, ориентированными вдоль направления [110]. Экспериментальные точки неплохо укладываются на кривую 1, описываемую следующим уравнением:

Схема моста Уитстона

Рис.33. Схема моста Уитстона

Тензочувствительность интегральных преобразователей, изготовленных в НИИ МВС ТРТУ

Рис.34. Тензочувствительность интегральных преобразователей, изготовленных в НИИ МВС ТРТУ.

Видно, что обнаруженная зависимость отличается от теоретической зависимости тензочувствитслыюсти, полученной в [6] - кривая 2. Отличие в характеристиках объясняется, видимо, технологическими и конструктивными особенностями производства тензонреобразователей.

Датчики давления, изготавливаемые в ТРТУ, как правило, имеют следующие характеристики:

  • - чувствительность (в зависимости от отношения h2/a2 ) от 5 мкВ/В Па до 5 мВ/ВМПа;
  • - напряжение питания 3-9 В;
  • - температурный дрейф нуля выходного напряжения,

без схемы термокомпенсации 0.2%/ °С; со схемой термокомпенсации 0.03 %/ °С;

- температурный коэффициент чувствительности 0.02 %/ °С.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы