Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2026 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
Полупроводниковые измерительные преобразователи деформации, температуры и магнитного поля для применения в условиях радиационного облучения, широком диапазоне температур и магнитных полей
( Полный текст: Беляков В.А., Горбачук Н.Т., Диденко П.И., Илясов О.В., Ламзин Е.А., Ларионов М.С., Максимов Б.П. , Сычевский С.Е., Филатов О.Г., Фирсов А.А., Шатиль Н.А. Журнал "Вопросы атомной науки и техники", Серия: Электрофизическая аппаратура, в.3(29), 2005, с.46-54)
Полупроводниковые материалы обладают высокой чувствительностью к различным внешним воздействиям и при разработке на их основе измерительных преобразователей (датчиков) физических величин /15/ стремятся использовать такие материалы и конструкцию чувствительного элемента, чтобы преобразователь максимально реагировал на измеряемый параметр и пренебрежимо мало на остальные. В связи с развитием криогенной техники, атомной энергетики растет спрос на преобразователи работоспособные в диапазоне температур от климатического до криогенного, магнитных полей до 10 Тл и обладающие радиационной устойчивостью /1,4/.
В современном датчикостроении полупроводниковый материал применяется как правило в пленочном виде, преимущества которого заключаются в возможности использования интегральных технологий, создания серий преобразователей с идентичными характеристиками, более низкая стоимость получаемых чувствительных элементов и др.
Нами для создания измерительных преобразователей использованы пленки арсенида галлия на полуизолирующем арсениде галлия, пленки поликремния на подложках из кремния, пленки германия на подложках из арсенида галлия, а также объемный дисперсный германий. Исследования проведены в диапазоне температур 4.2-400 К.
1. Измерительные преобразователи механических деформаций
При измерении механических деформаций с помощью одиночных тензорезисторов в широком диапазоне температур, в условиях сложнонапряженных состояний обьекта, в присутствии магнитных полей, точность измерений значительно снижается /2,3/. Новые возможности в повышении точности измерений открывает использование пленок на изолирующих подложках, когда чувствительный элемент сформирован в виде определенной микросхемы кристаллографически ориентированной, а конструкция преобразователя позволяет устранять поперечную тензочувствительность /4,5/.
Для создания измерительных преобразователей механической деформации использованы пленки поликремния n и р-типа проводимости, толщиной 0.6 мкм и уровнями легирования 10^17 - 5·10^19 см -3 . Легирующей примесью для p-кремния служил бор.
Главная >> Публикации >> Полупроводниковые измерительные преобразователи...
русский / english
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
На рис.1 показано схематическое изображение преобразователя деформации и полярность подключения питания и измерительных приборов. Он состоит из интегрального чувствительного элемента 1, выполненного на основе пленки кремния, осажденной на подложку 2 из монокристаллического кремния со слоем окисла на поверхности. Электрические выводы 3 изготовлены из алюминиевой проволоки d=80мкм, концы которой снабжены полосками металла, поддающегося пайке обычным припоем. Конструкция и интегральное исполнение чувствительного элемента датчика обеспечивают термокомпенсацию основных параметров, компенсацию влияния магнитного поля и отсутствие поперечной тензочувствительности. Размер базы датчика 8мм, входное и выходное электрические сопротивления в зависимости от уровня легирования и толщины пленок 200-3000 Ом, ток питания зависит от величины сопротивления и как правило находится в пределах 1-10мА.
Принцип работы тензодатчика заключается в изменении электрического сопротивления резистивных элементов интегральной микросхемы при приложении механической деформации вдоль оси датчика, раскомпенсации микросхемы и появлении, в результате этого, электрического напряжения Uв на измерительных контактах при питании датчика током или напряжением (см. рис.1). Предварительно проградуировав датчик т.е. получив зависимость выходного напряжения Uв величины механической деформации ε в дальнейшем по величине выходного напряжения датчика, жестко закрепленного на объекте, определяют деформацию объекта.
При определении коэффициента тензочувствительности знак деформации сжатия принят отрицательным и это учитывается в паспортных данных на датчик.
- 1 -
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
