Классификация структур интегральных тензопреобразователей

На рис. 26 показана классификация известных интегральных преобразователей давления по материалу упругого элемента и материалу основания.

Структура I (а также V) имеет вид, представленный на рис. 27, и отличается простотой и минимальной стоимостью исходного материала. Недостатком является сравнительная сложность обеспечения воспроизводимости и контроля толщины упругого элемента. Такой структурой обладают максимальное количество преобразователей, описанных в литературе.

Структуры II и VI отличаются более высокой стоимостью исходного материала, представляют собой пластину с подложкой с п эпитаксиальным слоем (рис. 27, б), обеспечивают хорошую восприимчивость и простоту контроля толщины упругого элемента преобразователя за счёт использования специальных видов травления. Остальные свойства такие же, как у предыдущей структуры.

Структуры III и VII аналогичны предыдущей по воспроизводимости и контролю толщины упругого элемента преобразователя (рис. 27, в). Тип проводимости подложки основания противоположен типу проводимости эпитаксиального слоя (упругого элемента). Это позволяет осуществить электри;

Рис. 26. Классификация структур интегральных преобразователей.

Рис. 27. Структуры чувствительных элементов интегральных тензопре- образователей.

ческую изоляцию компонентов. Эту структуру целесообразно использовать, когда на основании необходимо интегрировать электронные схемы.

Структуры IV и VIII являются альтернативными предыдущему варианту с преимуществом окисной изоляции компонентов, интегрируемых на основании (рис. 27, г). Обе стороны упругого элемента могут быть покрыты одинаковым окислом. Это имеет важное значение для поверхности мембраны и уменьшения температурных погрешностей преобразователей. Недостатком является сложность обеспечения воспроизводимости.

Структура IX (рис. 27, д) целесообразна для создания преобразователей, работающих в широком температурном диапазоне благодаря окисной изоляции термоэлементов.

Структура X (рис. 27, е) сочетает возможность получения хорошо контролируемой формы и толщины окружающего элемента преобразователя.

Структура XI (рис. 3.9, ж) изготовлена по технологии «кремний на сапфире» (КНС). Производство КНС преобразователей целесообразно и оправдано только, когда необходимо обеспечить большой температурный диапазон, работу в агрессивных средах, хорошую электрическую изоляцию от среды и повышенную радиационную стойкость.

Для ряда задач используют структуры, представленные на рис. 27, з, и. Для их получения специальным образом профилируют мембрану.

Целью микропрофилирования является снижение нелинейности и повышение чувствительности выходного сигнала. При этом несколько усложняется технология изготовления датчиков.