Датчик тиску

Датчик давления, содержащий диэлектрическую подложку, на которой размещен полупроводниковый чувствительный элемент на основе твердого раствора GaAsi-xPx (x = 0,4) с электрическими контактами, отлич а ю щ и й с я тем, что в нем чувствительный элемент выполнен в виде нитевидного кристалла, при этом твердый раствор GaAsi-xPx легирован медью с концентрацией носителей 2-Ю 1 3 -8-Ю 1 3 см' 3 . С > Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до теплових датчиків тиску. Відомі манометричні перетворювачі, що мають нитку розжарювання з металічного дроту (W, Pt), з великим температурним коефіцієнтом опору, яка вмикається в електричну схему І розігрівається електричним струмом. Вимірюють її опір, який є функцією тиску (вакууму) (Е.Т. Кучеренко. Получение и измерение вакуума. Киев: Вища школа, 1973, с. 120-124). Відомі напівпровідникові датчики вакууму, в яких використано Інтегральний кремнієвий термоелемент, виконаний у вигляді консольного сволока, закріпленого на керамічній підкладці з температурою 0°С, на його кінці розташований терморезистор, що вимірює різницю температур на сволоці [1]. їх недоліком є порівняно великі габарити чутливого елемента (ЧЕ), інерцїйність. Найбільш близьким технічним рішенням є напівпровідникові датчики тиску з твердо го розчину GaAsi-xPx (х = 0,4). Датчик містить діелектричну підкладку, на якій розташовано напівпровідниковий чутливий елемент на основі GaAsi-xPx (x = 0,4) з електричними контактами. Зміною структури можна розширити діапазон вимірюваних тисків в межах 10 ... 60000 бар (А.с. СССР N? 1522056, G 01 L 9/04, Б.И. № 42, 1989). Однак такі датчики мають обмежений нижній діапазон вимірюваного тиску. В основу винаходу поставлена задача створення датчика тиску з розширеними метрологічними можливостями, в якому забезпечується розширення діапазону вимірювання в область низьких тисків: а саме вимірювання вакууму в межах 10"2 ... 103 мм рт. ст. 5 (10 ... 1,0 бар). Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в датчику тиску, що містить діелектричну підкладку, на якій розташовано напівпровідниковий чутливий елемент на основі GaAsi-xPx (х = 0,4) з електричними » контактами, чутливий елемент виконаний у О 11226 вигляді ниткоподібного кристала, при цьому твердий розчин легований міддю з концентрацією носіїв 2-Ю 13 ... 8-1013см"3. Застосування ниткоподібного кристала в ролі ЧЕ дозволяє порівняно легко здійснювати його перегрів стабілізованим струмом живлення І по спаду напруги під дією тиску визначати тиск (вакуум), оскільки коефіцієнт тепловіддачі (а) змінюється в залежності від його рівня. Вказана концент- 10 рація легуючої домішки МІДІ забезпечує високе значення а І відповідно чутливість датчика. На фіг. 1 зображено давач тиску, а на фіг. 2 приведено його градуювальну харак- 15 теристику. Датчик складається з ЧЕ 1, електричних контактів 2, ламельок 3, діелектричної підкладки 4, стабілізованого джерела постійного струму 5, вимірювального приладу 6. 20 До КІНЦІВ ЧЕ 1 створені електричні контакти 2 методом приварювання золотих мікродротин 0 ЗО мкм, які в свою чергу підпаяні до ламельок 3, що встановлені на діелектричній підкладці 4. Ламельки З з'єднані як з джерелом струму 5, так І з вимірювальним приладом 6. ЧЕ 1 виконаний з ниткоподібного кристала GaAsi-xPx (x = 0,4), який легували міддю в процесі вирощування його з газової фази до концентрації носіїв струму 2-Ю 13 ... 8-Ю 13 см"3. Характерні розміри ЧЕ: (0,1 ... 0,2) х (0,1 ... 0,2) х (0,3 ... 1,5) мм3. В ро/.І вимірювального приладу 6 використовували цифровий вольтметр В 7-21 А. При струмі живлення і = 0,9 мА спад напруги на ЧЕ при атмосферному тиску складав Uo = 21,5 В. При вакуумуванні об'єму, в якому знаходився датчик, напруга зменшується І залежність AU(P), де AU - різниця між значенням Uo I вимірюваною напругою при даному тиску, приведена на фіг. 2 (крива 7). Датчик можна використовувати в малих об'ємах в діапазоні тисків 10*2... 103ммрт. ст., при цьому максимальна чутливість на 1 лінійній ділянці (2,4-10" ... 4,05 мм рт.ст.) складає AU/АР « 1 в/мм рт.ст. 25 2 і 2 б 5 ' 2206 Ф'іг.1 З 11226 -6 -5 -4 5 10' Упорядник Замовлення 4054 10 -3 1СҐ- М фіг.2 Техред М.Моргентал 1 Ю «г э Ю Р, мирт.ст. Коректор А. Обручар Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиГв-53, Львівська п л м 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101