" Н а у к а м о л о д ы х " , 2 6 н о я б р я 2 0 1 9 г . , А р з а м а с
П о с в я щ а е т с я 8 5 - л е т и ю в ы с ш е г о п е д а г о г и ч е с к о г о о б р а з о в а н и я в А р з а м а с е и
8 0 - л е т и ю п р о ф е с с о р а В я ч е с л а в а П а в л о в и ч а П у ч к о в а
330
Рис. 1. Функциональная схема датчика давления
Согласно функциональной схеме (рис. 2) датчик состоит из защитной
мембраны М1, которая выполнена из стали. Еѐ деформация вызывает
изменение давления в рабочей камере прибора. Изменение давления в рабочей
камере приводит к деформации кремниевой измерительной мембраны. В зоне
максимальной деформации напылены тензорезисторы, соединенные в
измерительный мост. На мембране также напылены резисторы,
предназначенные для компенсации температурных уходов резисторов
измерительного моста (ИМ). Сигнал с измерительного моста обрабатывается
блоком управления (ЭБУ), в результате чего формируется требуемый выходной
сигнал. С целью повышения точности преобразования электрического сигнала
используется источник опорного напряжения. Измеряемое давление Р
действует на защитную мембрану и вызывает ее прогиб ζ, что приводит к
изменению давления в защитном объеме и прогибу основной мембраны.
Прогиб влечет за собой деформацию тензорезисторов измерительного моста
ΔR/R, разбаланс моста преобразуется блоком управления в выходной сигнал.
Схематично конструкция прибора показана на рис. 2. Основной частью
является измерительный модуль, в состав которого входит мембрана поз.1,
зафиксированная в корпусе из сплава 29НК ГОСТ 13082 – 54 поз.2 с
применением ситаллоцемента. Сенсор изготовлен в виде объемной мембраны
диаметром 5-7 мм, которая является монокристаллом кремния КЭФ4,5-7,5-150
ориентации (100). Диаметр рабочей зоны, воспринимающей давление
составляет 4-5 мм. На упругой части мембраны с использованием технологии
прямого соединения кремния с кремнием через слой оксида сформированы
резисторы R1 – R4 с сопротивлением 4 Ом, которые формируют
измерительный мост.
На рабочую часть методом осаждения из газовой фазы напы
л
ен слой
поликристаллического кремния, на его основе сформирована резистивная пара
R5 и R6 с сопротивлением порядка 7500 Ом. Оба типа резисторов защищены
(или гальванически развязаны) от кремния и окружающей среды слоями
осажденного диэлектрика.
Коммутация резисторов в электрическую цепь осуществляется при
помощи термокомпрессионной сварки золотой проволокой Кр Зл 999,9 по
ГОСТ 7222 диаметром не более 0,03 мм.
