Интегральный чувствительный элемент преобразователя давления на основе биполярного транзистора с термокомпенсацией - RU187746U1
Код документа: RU187746U1
Чертежи
Описание
Полезная модель относится к области измерительной техники и автоматики и может быть использовано в малогабаритных преобразователях давления в электрический сигнал.
Известен интегральный чувствительный элемент преобразователя давления на основе биполярного транзистора, состоящий из оборотной механической стороны с утолщённой частью, утоненной частью и одним жестким центром, сформированными путем глубокого анизотропного травления, где первый тензотранзистор, второй и третий тензорезистор расположены вдоль границы концентрации механических напряжений между жестким центром и утоненной частью мембраны, а второй тензотранзистор, первый и четвертый тензорезистор расположены вдоль границы концентрации механических напряжений между утолщенной частью и утоненной частью мембраны, и лицевой стороны, покрытой слоем изоляции из диоксида кремния, сформированы по планарной технологии в эпитаксиальной слое n-типа проводимости на подложке p+-типа проводимости два тензотранзистора n-p-n-типа проводимости, изолированные друг от друга разделительными областями из кремния p+-типа проводимости, и четыре тензорезистора p-типа проводимости, объединенные алюминиевыми металлизированными дорожками с присоединенными к ним алюминиевыми металлизированными контактными площадками, которые служат для ввода и вывода электрического сигнала, и перемычкой p+-типа проводимости, образуют схему, где базовая область p-типа проводимости первого тензотранзистора соединяется с базовой областью p-типа проводимости второго тензотранзистора последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой от базовой области p-типа проводимости первого тензотранзистора, перемычкой p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой между перемычкой p+-типа проводимости и первым тензорезистором, первым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой между первым тензорезистором и вторым тензорезистором, вторым тензорезистором и алюминиевой металлизированной дорожкой от базовой области p-типа проводимости второго тензотранзистора, коллекторная область n-типа проводимости первого тензотранзистора соединяется с коллекторной областью n-типа проводимости второго тензотранзистора последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой от коллекторной области n-типа проводимости первого тензотранзистора, третьим тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой между третьим тензорезистором и четвертым тензорезистором, четвертым тензорезистором и алюминиевой металлизированной дорожкой от коллекторной области n-типа проводимости второго тензотранзистора, эмиттерная область n+-типа проводимости первого тензотранзистора соединяется с эмиттерной областью n+-типа проводимости второго тензотранзистора алюминиевой металлизированной дорожкой. Патент РФ на полезную модель № 174159, МПК H01L 19/84, G01L 9/04, 06.10.2017. Данное решение принято в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является высокая температурная зависимость выходного сигнала чувствительного элемента. Конструкции имеет высокую температурную зависимость, поскольку вольт-амперные характеристики биполярного транзистора резко меняются от температуры без наличия дополнительных элементов в виде резисторов, образующих соединение на подобии отрицательной обратной связи.
Техническим результатом полезной модели является снижение температурной зависимости выходного сигнала чувствительного элемента.
Технический результат достигается тем, что интегральный чувствительный элемент преобразователя давления на основе биполярного транзистора с термокомпенсацией, имеющий лицевую и оборотную механическую стороны, где на оборотной механической стороне чувствительного элемента сформирована травлением квадратная кремниевая мембрана, которая состоит из утолщённой части, утоненной части, жесткого центра, границы между которыми являются местами концентрации механических напряжений, толщина утоненной части квадратной кремниевой мембраны составляет от 20 мкм до половины толщины чувствительного элемента, и на лицевой стороне, покрытой слоем изоляции из диоксида кремния, сформированы по планарной технологии в эпитаксиальной слое n-типа проводимости на подложке p+-типа проводимости два тензотранзистора n-p-n-типа проводимости, изолированные друг от друга разделительными областями из кремния p+-типа проводимости, и четыре тензорезистора p-типа проводимости, объединенные в схему алюминиевыми металлизированными дорожками с присоединенными к ним алюминиевыми металлизированными контактными площадками, которые служат для ввода и вывода электрического сигнала, и перемычкой p+-типа проводимости, на лицевой стороне чувствительного элемента сформированные два биполярных транзистора с горизонтальной структурой p-n-p-типа проводимости и восемь тензорезисторов p-типа проводимости, объединенные алюминиевыми металлизированными дорожками с присоединенными к ним алюминиевыми металлизированными контактными площадками, которые служат для ввода и вывода электрического сигнала, и перемычками p+-типа проводимости, образуют схему, где базовая область n+-типа проводимости первого транзистора соединяется с базовой областью n+-типа проводимости второго транзистора последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой от базовой области n+-типа проводимости первого транзистора, вторым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой между первой перемычкой p+-типа проводимости и вторым тензорезистором, первой перемычкой p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой между первой и третьей перемычкой p+-типа проводимости, третьей перемычкой p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой между третьей перемычкой p+-типа проводимости и шестым тензорезистором, шестым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой от базовой области n+-типа проводимости второго транзистора; а также алюминиевой металлизированной дорожкой от базовой области n+-типа проводимости первого транзистора, третьим тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой между третьим и седьмым тензорезистором, седьмым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой от базовой области n+-типа проводимости второго транзистора; коллекторная область p-типа проводимости первого транзистора соединяется с коллекторной областью p-типа проводимости второго транзистора последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой от коллекторной области p-типа проводимости первого транзистора, первым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой между первым и пятым тензорезистором, пятым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой от коллекторной области p-типа проводимости второго транзистора; эмиттерная область p-типа проводимости первого транзистора соединяется с эмиттерной областью p-типа проводимости второго транзистора последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой от эмиттерной области p-типа проводимости первого транзистора, четвертым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой между второй перемычкой p+-типа проводимости и четвертым тензорезистором, второй перемычкой p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой между второй и четвертой перемычкой p+-типа проводимости, четвертой перемычкой p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой между четвертой перемычкой p+-типа проводимости и восьмым тензорезистором, восьмым тензорезистором, алюминиевой металлизированной дорожкой от эмиттерной области p-типа проводимости второго транзистора; при этом алюминиевая металлизированная дорожка между первой и третьей перемычкой p+-типа проводимости соединяется с алюминиевой металлизированной дорожкой между второй и четвертой перемычкой p+-типа проводимости, а также алюминиевая металлизированная дорожка между первым и пятым тензорезистором соединяется с алюминиевой металлизированной дорожкой между третьим и седьмым тензорезистором, и на оборотной механической стороне чувствительного элемента сформирована квадратная кремниевая мембрана, границы между утолщённой частью, утоненной частью и жестким центром мембраны являются местами концентрации механических напряжений, где первый, второй, седьмой и восьмой тензорезистор расположены вдоль границы концентрации механических напряжений между утолщенной частью и утоненной частью мембраны, третий, четвертый, пятый и шестой тензорезистор расположены вдоль границы концентрации механических напряжений между жестким центром и утоненной частью мембраны, а также транзисторы расположены на утолщенной части мембраны.
Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг. 1–6.
На фиг. 1 представлена топология лицевой стороны чувствительного элемента.
На фиг. 2 представлена топология квадратной кремниевой мембраны на оборотной механической стороне.
На фиг. 3 представлена электрическая измерительная схема чувствительного элемента.
На фиг. 4 представлена увеличенная область топологии.
На фиг. 5 представлена структура p-n переходов чувствительного элемента (разрез А-А на фиг.1).
На фиг. 6 представлена структура p-n переходов чувствительного элемента (разрез Б-Б на фиг.1).
Цифрами на чертежах обозначены:
1 – базовая область n+-типа первого транзистора;
2 – коллекторная область p-типа первого транзистора;
3 – эмиттерная область p-типа первого транзистора;
4 – базовая область n+-типа второго транзистора;
5 – коллекторная область p-типа второго транзистора;
6 – эмиттерная область p-типа второго транзистора;
7 – первый тензорезистор p-типа, который присоединен к коллекторной области первого транзистора;
8 – второй тензорезистор p-типа, который присоединен к базовой области первого транзистора;
9 – третий тензорезистор p-типа, который присоединен к базовой области первого транзистора;
10 – четвертый тензорезистор p-типа, который присоединен к эмиттерной области первого транзистора;
11 – пятый тензорезистор p-типа, который присоединен к коллекторной области второго транзистора;
12 – шестой тензорезистор p-типа, который присоединен к базовой области второго транзистора;
13 – седьмой тензорезистор p-типа, который присоединен к базовой области второго транзистора;
14 – восьмой тензорезистор p-типа, который присоединен к эмиттерной области второго транзистора;
15.1, 15.2, 15.3, 15.4 – первая, вторая, третья и четвертая перемычка p+-типа;
16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 16.10, 16.11, 16.12, 16.13, 16.14 – алюминиевые металлизированные дорожки;
17.1, 17.2, 17.3, 17.4 - алюминиевые металлизированные контактные площадки;
18 – квадратная кремниевая мембрана;
19 – утолщенная часть мембраны;
20 – утоненная часть мембраны;
21 – жесткий центр мембраны;
22 – эпитаксиальный слой n-типа;
23 – кремниевая подложка p+-типа;
24.1, 24.2 – разделительная область p+-типа;
25 - слой изоляции из диоксида кремния;
26 – первый транзистор p-n-p;
27 – второй транзистор p-n-p.
Интегральный элемент – это совокупность электрически связанных компонентов, изготовленных в едином технологическом процессе на единой полупроводниковой подложке, т.е. элемент выполнен по планарной технологии. Интегральный чувствительный элемент преобразователя давления на основе биполярного транзистора с термокомпенсацией сформирован на кристалле, имеющем эпитаксиальный слой 22 n-типа проводимости и подложку 23 p+-типа проводимости, и состоит из лицевой стороны, покрытой слоем изоляции 25 из диоксида кремния, отделяющий первый и второй биполярный транзистор 26, 27 с горизонтальной структурой p-n-p-типа разделительными областями 24.1, 24.2 p+-типа в эпитаксиальном слое 22 n-типа друг от друга и от внешней среды, и оборотной механической стороны. На оборотной механической стороне чувствительного элемента находится квадратная кремниевая мембрана 18, состоящая из утолщённой части 19, утоненной части 20 и жесткого центра 21. Места соединения элементов мембраны 18 образуют места концентрации механических напряжений. Геометрические размеры элементов мембраны 18 могут быть любыми.
Квадратная кремниевая мембрана 18 с жестким центром 21 создается анизотропным травлением и может иметь как квадратное, так и другое сечение. Исходя из экспериментальных результатов, толщина утоненной части 20 квадратной кремниевой мембраны 18 в зависимости от номинального преобразуемого давления может варьироваться от 20 мкм до значения, равного половине толщины чувствительного элемента. Чем выше номинальное преобразуемое давление, тем должна быть толще утоненная часть 20 мембраны 18. Изготовление утоненной части 20 мембраны 18 толщиной менее 20 мкм приводит к ее разрушению, а при изготовлении очень толстой утоненной части 20 мембраны 18 существенно падает чувствительность преобразователя.
Устройство содержит на лицевой стороне чувствительного элемента, покрытой слоем изоляции 25 из диоксида кремния, сформированные по планарной технологии в эпитаксиальном слое 22 n-типа проводимости на подложке 23 p+-типа проводимости, два транзистора 26, 27 и восемь тензорезисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 объединенные алюминиевыми металлизированными дорожками 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 16.10, 16.11, 16.12, 16.13, 16.14 с алюминиевыми металлизированными контактными площадками 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 и четырьмя перемычками 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 p+-типа в схему, где базовая область 1 n+-типа проводимости первого транзистора 26 соединяется с базовой областью 4 n+-типа проводимости второго транзистора 27 последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой 16.2 от базовой области 1 n+-типа проводимости первого транзистора 26, вторым тензорезистором 8, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.8 между первой перемычкой 15.1 p+-типа проводимости и вторым тензорезистором 8, первой перемычкой 15.1 p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.9 между первой 15.1 и третьей перемычкой 15.3 p+-типа проводимости, третьей перемычкой 15.3 p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.12 между третьей перемычкой 15.3 p+-типа проводимости и шестым тензорезистором 12, шестым тензорезистором 12, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.5 от базовой области 4 n+-типа проводимости второго транзистора 27; а также алюминиевой металлизированной дорожкой 16.2 от базовой области 1 n+-типа проводимости первого транзистора 26, третьим тензорезистором 9, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.11 между третьим 9 и седьмым тензорезистором 13, седьмым тензорезистором 13, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.5 от базовой области 4 n+-типа проводимости второго транзистора 27; коллекторная область 2 p-типа проводимости первого транзистора 26 соединяется с коллекторной областью 5 p-типа проводимости второго транзистора 27 последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой 16.1 от коллекторной области 2 p-типа проводимости первого транзистора 26, первым тензорезистором 7, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.7 между первым 7 и пятым тензорезистором 11, пятым тензорезистором 11, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.4 от коллекторной области 5 p-типа проводимости второго транзистора 27; эмиттерная область 3 p-типа проводимости первого транзистора 26 соединяется с эмиттерной областью 6 p-типа проводимости второго транзистора 27 последовательно алюминиевой металлизированной дорожкой 16.3 от эмиттерной области 3 p-типа проводимости первого транзистора 26, четвертым тензорезистором 10, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.10 между второй перемычкой 15.2 p+-типа проводимости и четвертым тензорезистором 10, второй перемычкой 15.2 p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.13 между второй 15.2 и четвертой перемычкой 15.4 p+-типа проводимости, четвертой перемычкой 15.4 p+-типа проводимости, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.14 между четвертой перемычкой 15.4 p+-типа проводимости и восьмым тензорезистором 14, восьмым тензорезистором 14, алюминиевой металлизированной дорожкой 16.6 от эмиттерной области 6 p-типа проводимости второго транзистора 27; при этом алюминиевая металлизированная дорожка 16.9 между первой 15.1 и третьей перемычкой 15.3 p+-типа проводимости соединяется с алюминиевой металлизированной дорожкой 16.13 между второй 15.2 и четвертой перемычкой 15.4 p+-типа проводимости, а также алюминиевая металлизированная дорожка 16.7 между первым 7 и пятым тензорезистором 11 соединяется с алюминиевой металлизированной дорожкой 16.11 между третьим 9 и седьмым тензорезистором 13; или в схему, где имеется два транзистора 26, 27, коллекторные области 2 и 5 которых соединены алюминиевыми металлизированными дорожками 16 с первым 7 и пятым тензорезисторами 11, базовые области 1 и 4 соединены алюминиевыми металлизированными дорожками 16 и перемычками 15 p+-типа проводимости со вторым 8 и шестым тензорезисторами 12, а также базовые области 1 и 4 соединены алюминиевыми металлизированными дорожками 16 с третьим 9 и седьмым тензорезисторами 13, и эмиттерные области 3 и 6 соединены алюминиевыми металлизированными дорожками 16 и перемычками 15 p+-типа проводимости с четвертым 10 и восьмым тензорезисторами 14 между собой. Для ввода и вывода электрического сигнала схемы служат алюминиевые металлизированные контактные площадки 17.1, 17.2, 17.3 и 17.4. Транзисторы изолированы друг от друга разделительными областями 24.1, 24.2, сформированными из кремния p+-типа проводимости в эпитаксиальной области 22 n-типа. Первый 26 и второй транзистор 27 с горизонтальной структурой p-n-p-типа расположены на утолщенной части 19 квадратной кремниевой мембраны 18, первый тензорезистор 7, присоединенный к коллекторной области 2 первого транзистора 26, второй тензорезистор 8, присоединенный к базовой области 1 первого транзистора 26, седьмой тензорезистор 13, присоединенный к базовой области 4 второго транзистора 27, и восьмой тензорезистор 14, присоединенный к эмиттерной области 6 второго транзистора 27, были расположены вдоль границы концентрации механических напряжений между утолщенной частью 19 и утоненной частью 20 квадратной кремниевой мембраны 18, третий тензорезистор 9, присоединенный к базовой области 1 первого транзистора 26, и четвертый тензорезистор 10, присоединенный к эмиттерной области 3 первого транзистора 26, пятый тензорезистор 11, присоединенный к коллекторной области 5 второго транзистора 27, и шестой тензорезистор 12, присоединенный к базовой области 4 второго транзистора 27, были расположены вдоль границы концентрации механических напряжений между жестким центром 21 и утоненной частью 20 квадратной кремниевой мембраны 18, где жесткий центр 21 квадратной кремниевой мембраны 18, имеющий квадратную форму может быть любых геометрических размеров, расположен симметрично относительно направляющих соосных граням чувствительного элемента и проходящих через геометрический центр чувствительного элемента. Жесткий центр 21 и утолщенная часть 19 квадратной кремниевой мембраны 18, грани пересечения которых с утоненной частью 20 квадратной кремниевой мембраны 18, расположенные параллельно, образуют области механических напряжений.
Устройство работает следующим образом.
При воздействии температуры на чувствительный элемент происходит изменение вольт-амперных характеристик биполярных транзисторов 26, 27 с горизонтальной структурой p-n-p-типа, изолированных разделительной областью 24.1, 24.2 p+-типа проводимости и расположенных на утолщенной части 19 квадратной кремниевой мембраны 18, и сопротивления тензорезисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 р-типа проводимости, сформированные на лицевой стороне чувствительного элемента в эпитаксиальной области 22 n-типа проводимости на подложке 23 p+-типа проводимости и покрытых слоем изоляции 25 из диоксида кремния и расположенные вдоль границ концентраций механических напряжений на утоненной части 20 между жестким центром 21 и утолщенной частью 19 квадратной кремниевой мембраны 18, и, соответственно, увеличивается разбаланс измерительной схемы, в которую объединены транзисторы 26, 27 и тензорезисторы 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, алюминиевые металлизированные дорожки 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 16.10, 16.11, 16.12, 16.13, 16.14 и перемычки 15.1, 15.2, 15.3, 15.4 p+-типа. Величина разбаланса снимается в виде выходного сигнала с помощью алюминиевых металлизированных дорожек 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 16.8, 16.9, 16.10, 16.11, 16.12, 16.13, 16.14 и алюминиевых металлизированных контактных площадок 17.1, 17.2, 17.3, 17.4. Измерительная схема имеет один контакт для напряжения питания, подаваемое на алюминиевую металлизированную контактную площадку 17.4, и контакт для подачи потенциала земли на алюминиевой металлизированной контактной площадке 17.3. Величина разбаланса выходного сигнала измерительной схемы чувствительного элемента при воздействии температуры есть разница между электрическими потенциалами на алюминиевых металлизированных контактных площадках 17.1 и 17.2. Увеличение разбаланса измерительной схемы при воздействии температуры на чувствительный элемент является отрицательным фактором, вызывающим погрешность при измерении величины разбаланса выходного сигнала измерительной схемы чувствительного элемента при наличии и отсутствии подаваемого давления.
Для снижения температурной зависимости выходного сигнала чувствительного элемента сопротивления тензорезисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 должны иметь определенные номинальные значения, при этом номинальное значение сопротивление первого тензорезистора 7 равно номинальному значению сопротивления пятого тензорезистора 11, номинальное значение сопротивление второго тензорезистора 8 равно номинальному значению сопротивления шестого тензорезистора 12, номинальное значение сопротивление третьего тензорезистора 9 равно номинальному значению сопротивления седьмого тензорезистора 13, номинальное значение сопротивление четвертого тензорезистора 10 равно номинальному значению сопротивления восьмого тензорезистора 14, аналитический расчет которых проводится с помощью цепочки формул:
где γ – коэффициент, определяющий балансное соотношение между способностью электрической схемы снизить температурную зависимость выходного сигнала и увеличить выходную чувствительность чувствительного элемента; R7,11 – номинальное значение сопротивления первого 7 и пятого тензорезистора 11; R8,12 – номинальное значение сопротивления второго 8 и шестого тензорезистора 12; R9,13– номинальное значение сопротивления третьего 9 и седьмого тензорезистора 13; R10,14 – номинальное значение сопротивления четвертого 10 и восьмого тензорезистора 14; β26,27– одинаковое номинальное значение коэффициента усиления по току для первого 26 и второго транзистора 27 p-n-p-типа проводимости с горизонтальной структурой; Uпит – номинальное значение напряжения питания электрической схемы чувствительного элемента; U0 – номинальное значение напряжения выходного сигнала электрической схемы чувствительного элемента; I7,11– одинаковое номинальное значение тока для первого 7 и пятого тензотранзистора 11; I10,14– одинаковое номинальное значение тока для четвертого 10 и восьмого тензотранзистора 14; UБК – одинаковое номинальное значение напряжения между базовой областью 1 первого транзистора 26 и коллекторной областью 2 первого транзистора 26, а также базовой областью 4 второго транзистора 27 и коллекторной областью 5 второго транзистора 27; UБЭ – одинаковое номинальное значение напряжения между базовой областью 1 первого транзистора 26 и эмиттерной областью 3 первого транзистора 26, а также базовой областью 4 второго транзистора 27 и эмиттерной областью 6 второго транзистора 27. Для технологической реализации тензорезисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 с помощью использования единого уровня легирования областей на чувствительном элементе с определенными номинальными значениями сопротивлений геометрия фигуры первого 7 тензорезистора должна быть одинаковой с геометрий фигуры пятого 11 тензорезистора, геометрия фигуры второго 8 тензорезистора должна быть одинаковой с геометрий фигуры шестого 12 тензорезистора, геометрия фигуры третьего 9 тензорезистора должна быть одинаковой с геометрий фигуры седьмого 13 тензорезистора и геометрия фигуры четвертого 10 тензорезистора должна быть одинаковой с геометрий фигуры восьмого 12 тензорезистора, при этом попарно геометрия фигуры первого 7 и пятого тензорезистора 11, геометрия фигуры второго 8 и шестого тензорезистора 12, геометрия фигуры третьего 9 и седьмого тензорезистора 13, геометрия фигуры четвертого 10 и восьмого тензорезистора 12 отличаются друг от друга, т.к. для достижения требуемого технологической реализации тензорезисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 с помощью использования единого уровня легирования областей на чувствительном элементе геометрия тензорезисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 характеризует значения требуемых номинальных значений сопротивлений.
Снижение температурной зависимости величины разбаланса выходного сигнала измерительной схемы при воздействии температуры происходит благодаря сбалансированному изменению сопротивления первого тензорезистора 7, присоединенного к коллекторной области 2 первого транзистора 26, второго тензорезистора 8, присоединенного к базовой области 1 первого транзистора 26, третьего тензорезистора 9, присоединенного к базовой области 1 первого транзистора 26, и четвертого тензорезистора 10, присоединенного к эмиттерной области 3 первого транзистора 26, пятого тензорезистора 11, присоединенного к коллекторной области 5 второго транзистора 27, шестого тензорезистора 12, присоединенного к базовой области 4 второго транзистора 27, седьмого тензорезистора 13, присоединенного к базовой области 4 второго транзистора 27, и восьмого тензорезистора 14, присоединенного к эмиттерной области 6 второго транзистора 27, образующих соединение на подобии отрицательной обратной связи, стабилизирующие температурную зависимость изменения электрического потенциала p-n-перехода между базовыми областями 1, 4 n+-типа проводимости и эмиттерными областями 3, 6 p-типа проводимости первого 26 и второго транзисторов 27 с горизонтальной структурой p-n-p-типа, в следствии которого снижается резкое изменение вольт-амперных характеристик первого 26 и второго транзисторов 27 и происходит термокомпенсация всей измерительной схемы.
Таким образом, достигается указанный технический результат, а именно снижение температурной зависимости выходного сигнала чувствительного элемента.
Реферат
Полезная модель относится к области измерительной техники и автоматики, представляет собой интегральный чувствительный элемент преобразователя давления и может быть использована в малогабаритных преобразователях давления в электрический сигнал. Интегральный элемент сформирован на кремниевом кристалле, имеющем эпитаксиальный слой n-типа проводимости и подложку p-типа проводимости, включает мембрану с жестким центром и схему измерения, где имеется два биполярных транзистора с горизонтальной структурой p-n-p-типа проводимости, изолированных друг от друга разделительными областями из кремния p-типа проводимости, и восемь тензорезисторов p-типа проводимости, образующих соединение в виде дифференциального каскада с отрицательной обратной связью. Недеформируемые транзисторы соединены алюминиевыми металлизированными дорожками и перемычками p-типа проводимости с тензорезисторами разных знаков чувствительности при подаче давления со стороны мембраны, расположенных вдоль двух областей механических напряжений сжатия на между утоненной частью и утолщенной части мембраны, а также вдоль двух областей механических напряжений растяжения между утонённой частью и жестким центром мембраны. Снижение зависимости выходного сигнала измерительной схемы при воздействии температуры происходит благодаря балансному изменению сопротивлений всех тензорезисторов, образующих соединение в виде отрицательной обратной связи, стабилизирующие температурную зависимость изменения электрического потенциала p-n-перехода между базовыми и эмиттерными областями транзисторов, вследствие которого снижается резкое изменение вольт-амперных характеристик транзисторов и происходит термокомпенсация всей измерительной схемы. Техническим результатом полезной модели является снижение температурной зависимости выходного сигнала чувствительного элемента. 6 ил.
