Тензорезисторы полупроводниковые

Тензорезисторы полупроводниковые 99 Теплообменники 69 [c.369]

По сравнению с датчиками с металлическими тензорезисторами полупроводниковые тензорезисторные датчики характеризуются более высокими погрешностью, величиной выходного сигнала и жесткостью. [c.105]

Тензодатчики. Измерение деформаций и напряжений на вращающихся объектах осуществляется с помощью тензодатчиков, которые представляют собой тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы). Для измерения на вращающихся объектах можно применять проволочные, фольговые и полупроводниковые тензодатчики, но фольговые датчики имеют преимущества они допускают значительно большую токовую нагрузку, чем проволочные, из-за большей поверхности охлаждения и позволяют обеспечить более жесткую связь с деформируемой поверхностью. Используемая для датчиков фольга имеет толщину от 1 до 10 мм. [c.314]

Установка УНС-20 состоит из криостата с вакуумируемым и азотными экранами и рабочей камеры, внутри которой монтируют образец с вкладышем. Образец сначала охлаждают жидким азотом, затем до температуры —200 °С жидким гелием и его холодными парами. В полость под образец заливают жидкий гелий, с помощью которого производится нагружение. Установка укомплектована автоматизированной системой измерения деформаций, температур и давлений. Для контроля температур используют миниатюрные полупроводниковые термометры сопротивления. Деформации измеряют упругими скобами с наклеенными на них тензорезисторами. [c.75]

Применение температурной компенсации необходимо в датчиках с полупроводниковыми тензорезисторами, поскольку их температурные погрешности на порядок больше, чем для металлических, и достигают 10 % от измеряемой величины на каждые 10 °С. [c.366]

Возможность увеличения жесткости упругих элементов датчиков с полупроводниковыми тензорезисторами при одинаковом выходном сигнале с датчиками, оснащенными металлическими тензорезисторами, позволяет уменьшить осадку первых на порядок. [c.369]

Зарубежные датчики силы с полупроводниковыми тензорезисторами [c.376]

Рис. 46. Конструкция полупроводниковых тензорезисторов

В полупроводниковых тензорезистора X в качестве чувствительного элемента используют монокристалличе-ский полупроводник толщиной 20— 50 мкм, шириной до 0,5 мм и длиной 2—12 мм. Особенностью полупроводниковых тензорезисторов является их высокая чувствительность, в 50— 60 раз превышающая чувствительность проволочных тензорезисторов, и большой уровень выходного сигнала (0,1В и более). Сопротивление полупроводникового тензорезистора при одних и тех же размерах посредством добавления присадок и выбора определенной технологии изготовления может меняться от 100 Ом до 50 кОм. Тензорезисторы из кремния и германия обладают высокой чувствительностью, химически инертны и выдерживают нагрев до 500—540 °С. [c.412]

Конструкции полупроводниковых тензорезисторов приведены на рис. 46, а (серия КТЭ и КТД) и рис. 46, 6 (серия Ю-8). [c.412]

Характеристики малогабаритных полупроводниковых кремниевых тензорезисторов серий Ю-8 и Ю-12 приведены в табл. 29. [c.417]

К недостаткам полупроводниковых тензорезисторов следует отнести их малую механическую прочность, высокую чувствительность к воздействию внешних условий и существенный разброс характеристик от образца к образцу. [c.417]

В соответствии с поставленной целью одна из задач экспериментального исследования состояла в определении нагрузок, действующих на механизм поворота карусели. Для их определения один из пальцев роликов 3 (рис. 1) выполнен в виде динамометрического элемента так, как показано на рис. 2. На консольную шейку пальца 1, на котором вращается ролик 2, наклеены две пары полупроводниковых тензорезисторов R — R2 ж ЯЪ — Д4. Каждая из этих пар регистрировала соответственно радиальную Р [c.41]

В качестве бесшкальных первичных преобразователей давления применяются тензометрические преобразователи, в которых используются тонкопленочные полупроводниковые тензорезисторы с усилительным устройством в микроэлектронном исполнении. [c.40]

Применяя полупроводниковые или фольговые тензорезисторы со специальной конфигурацией тензометрической решетки, выпускаемые отечественной промышленностью, можно уменьшить размеры датчиков до 5. .. 6 мм с сохранением высокой чувствительности к давлению. [c.94]

Полупроводниковые тензорезисторы применяют значительно реже, чем металлические, так как они сильнее подвержены внешним воздействиям и сложнее в эксплуатации. Их используют для измерения сравнительно кратковременных деформаций в интервале от Ю до 10 при умеренных температурах. В основном их применяют в составе датчиков силовых и кинематических величин, для которых важна повышенная чувствительность и допустима более высокая погрешность. [c.228]

Деформации упругого элемента под действием измеряемой силы определяют с помощью металлических или (реже) полупроводниковых тензорезисторов. В некоторых прецизионных датчиках не слишком быстро изменяющихся сил применяют Струнные резонаторные МЭП [29] [c.229]

Для измерения деформаций применяют также полупроводниковые, интегральные и пленочные тензорезисторы [89]. Несмотря на высокую чувствительность полупроводниковых тензорезисторов, их используют сравнительно редко ввиду нелинейности характеристики и трудностей компенсации различных тепловых эффектов. [c.273]

В качестве чувствительных элементов используют проволочные, фольговые или полупроводниковые тензорезисторы. В процессе циклического или длительного нагружения омическое сопротивление R датчиков изменяется в значительных пределах AR/Ro = 10 . . . 10 ). Такие изменения можно регистрировать с помощью серийной измерительной аппаратуры. Наряду с этим используют датчики — полоски из металла или полимера с инициированной начальной трещиной (надрезом). Мерой повреждения служит глубина трещины, измеряемая, например, по числу тонких проволочек, размещенных поперек надреза, В основу датчиков аналогового типа может быть положен весьма широкий круг механических, физикомеханических и химико-механических явлений, сопровождающих процесс накопления повреждений. [c.297]

В последнее время нашли применение датчики силы, основанные на принципе магнитной анизотропии, т. е. изменения магнитных свойств материала при сжатии его в разных осевых направлениях. Такой датчик стационарно устанавливается в приводе, а его сигнал воспринимается вторичным измерительным устройством. Наиболее широкое применение в силоизмерительной аппаратуре получил тензометрический метод измерения на основе полупроводниковых или металлических тензорезисторов. Наклеенные на упругий элемент, они меняют омическое сопротивление при деформации поверхности этого элемента. Например, два датчика равного сопротивления наклеиваются на деталь, воспринимающую усилие сжатия. Такой деталью может быть электрододержатель, который играет роль упругого элемента сжатие—растяжение. Если датчики наклеиваются на нижнюю консоль, то последняя используется как упругий элемент деформации изгиба. Один из датчиков наклеивается вдоль направления усилия, второй — перпендикулярно к нему. Первый датчик реагирует на возможную деформацию, а второй датчик является термокомпенсирующим элементом, так как в процессе сварки упругий элемент нагревается (за счет сварочного тока), а изменение сопротивления за счет разогрева датчика не должно восприниматься как измерительное. Тензодатчики включаются в плечи измерительного моста. К одной диагонали моста подключается источник стабильного напряжения, с другой его диагонали сигнал через нормирующий усилитель подается на измерительный или записывающий прибор. Мост первоначально балансируется резисторами, включенными в другие плечи моста, поэтому выходной сигнал во время измерения будет пропорционален только силе сжатия или изгиба. Кривая выходного напряжения первоначально тарируется по стандартным динамометрам. На основе тензорезисторов строят выносные датчики, внутри которых обычно имеется упругий элемент изгиба. Такие датчики могут устанавливаться между электродами и вне их. [c.226]

При экспериментальном определении напряженного состояния образцов и конструкций применяют следующие методы тензометрирования рентгеновский, поляризационно-оптический (фотоупругости), муаровых полос, хрупких покрытий и методы, основанные на преобразовании деформаций с помощью тензорезисторов (проволочных, фольговых, полупроводниковых). [c.145]

На принципе изменения сопротивления металлов и полупроводников под действием нагрузок основана работа проволочных, фольговых и полупроводниковых тензометров, которые называют тензорезисторами (рис. 142,6). Тензорезистор состоит из основы 4, изготовляемой из бумаги, лаковой пленки, ткани и служащей изоляционным материалом, петлеобразной проволоки или фольги 3 пластинок из полупроводниковых материалов, монтажных выводов /, которые крепятся к проволоке или фольге припоем. В качестве скрепляющего вещества применяют различные клеи. Размеры основы — ширину а и длину Ъ выбирают в зависимости от длины базы V [c.148]

Для изготовления проволочных тензорезисторов применяют такие материалы, как константан в диапазоне температур до 350 С, нихром до 900 С. Диаметр проволоки 10—30 мкм. В качестве полупроводниковых материалов для тензорезисторов используют монокристаллы кремния, германия, поликристаллы висмута. [c.149]

Полупроводниковые тензорезисторы имеют чувствительность примерно в 50 раз более высокую, чем проволочные тензодатчики, однако обладают меньшим диапазоном измерения деформаций. Перспективным является использование полупроводниковых датчиков в виде балочки или мембраны из монокристаллического сапфира или другого полупроводника с встроенной мостовой схемой. На рис. 274 дан пример использования полупроводниковых тензометров для измерения крутящего момента при сверлении. Допустимая величина относительной деформации принята 0,001, максимальное значение тока 30.10 А и сопротивление датчика 100 Ом. [c.319]

Магнитоупругие датчики находят все более широкое распространение в станках, оснащенных системами адаптивного управления. Принцип их действия основан на изменении магнитной проницаемости ферромагнитных материалов при изменении в них напряжений. Эти датчики обладают чувствительностью, близкой к полупроводниковым тензорезисторам, и могут быть выполнены в бесконтактном виде. Быстродействие магнитоупругих датчиков определяется частотой питающего напряжения, которая должна [c.319]

На основе монокристаллического Si изготавливаются высокотемпературные силовые полупроводниковые приборы, полевые транзисторы, СВЧ-приборы, туннельные диоды, светодиоды, фотодиоды, счетчики частиц высоких энергий, эмиттеры электронов, терморезисторы, фоторезисторы, тензорезисторы и др. [c.654]

Кремнистор — полупроводниковый тензорезистор на основе нитевидных монокристаллов кремния с величиной допустимой продольной деформации до 0,8— 1% характеризуется очень высокой стабильностью до 0,002% на протяжении 2 лет. [c.145]

Тензорезисторы бывают проволочные, фольговые и полупроводниковые. Наиболее распространенный проволочный тензорезистор представляет собой зигзагообразную решетку из тонкой проволоки (диаметром 0,02—0,03 мм) с концевыми контактами из металлической фольги. Проволока обычно находится между склеенными друг с другом полосками тонкой бумаги, предохраняюшими ее от механических повреждений. Обычно база 1о = 8- -15 мм, ширина а = 3-ь10 мм и сопротивление / ж50-ь150 Ом. Для измерения деформации упругого элемента (или исследуемой детали) тензорезистор наклеивается на его поверхность так, чтобы ожидаемая деформация растяжения (или сжатия) оказалась вдоль базового размера преобразователя. Тензорезисторы применяются для измерения быстроизменяющихся упругих деформаций с частотой порядка десятков килогерц. [c.143]

Включение тензорезисторов во все плечи моста снижает погрешность примерно в 30 раз, т. е. до 0,3 % на 10 °С, если разброс сопротивлений тензорезисторов не превышает 1 %, а тензочувствительности 2%. Включение в цепи моста термосопротивлений снижает температурные погрешности еще в 10—20 раз. Таким образом, температурная погрешность датчиков силы с полупроводниковыми тензорезисторами может быть не более 0,05—0,1 % на 10 °С, т. е. может достигать величины, соответствующей высококаче- [c.366]

Фирма BLH (США) выпускает датчики с полупроводниковыми тензорезисторами с температурной погрешностью нуля 0,05—0,09 % и чувствительностью 0,09% на 10 С. Лучшие датчики с полупроводниковыми тензорезисторами фирмы НВМ (ФРГ) имеют температурные погрешности нуля и чувствительности 0,1—0,2%. Фирма S hwingungste hnik und Akustik (ГДР) выпускает датчики серии HLW с полупроводниковыми тензорезисторами, температурная погрешность которых в диапазоне 20 С составляет 0,1 % по уходу нуля и 0,15—0,2 % по чувствительности на каждые 10 °С. [c.367]

ОНИ претерпевают деформации не только в направлении наибольшей тензочувствительности тензорезисто-ров, но и в иных направлениях. Нелинейность датчиков силы с полупроводниковыми тензорезисторами определяется в основном зависимостью тензочувствительности тензорезисторов от уровня деформации и по величине на порядок больше нелинейности упругих элементов, достигая 1—3%. [c.368]

Для уменьшения нелинейности датчиков силы с полупроводниковыми тензорезисторами уменьшают уровень деформации упругого элемента при относительных деформациях до 5-10" нелинейность тензорезисторов составляет несколько десятых долей процента. Иногда тензорезисторы наклеивают на упругий элемент, зане-воленный на половину предполагаемой деформации. Однако заневоливание ухудшает стабильность датчика силы во времени. Заневоливание применяют в датчиках для тех силоизмерительных устройств, в которых возможно введение поправки на уход нуля или в датчиках, находящихся под нагрузкой, снимающей заневоливание. [c.368]

Зарубежные датчики силы с металлическими тензорезисторами представлены в табл. 8, а в табл. 9 — с полупроводниковыми. Величины погрешностей нелинейности, которые оценива- [c.368]

Народное предприятие S hwingung-ste hnik und Aku.stik (ГДР) выпускает аппаратуру HLW для датчиков с полупроводниковыми тензорезисторами для лабораторной практики (восемь типоразмеров и из них два многоканальных) и для промышленного контроля (пять типоразмеров и из них один многоканальный). Аппаратура включает два типа источников питания, усилитель постоянного тока ((/вых = Го В, /вых = 5мА), два стрелочных индикатора и два селектора-переключателя. [c.380]

В большинстве случаев в качестве первичных преобразователей деформации упругого элемента в электрический сигнал используются фольговые или полупроводниковые тензорезисторы, закрепляемые на упругом элементе. Возможно применение и других типов первичных преобразователей индуктивных, емкостных, пьезоэлектрических, магниторезисторных, оптических, струнных и других. Деформация упругого элемента датчика (например, стальной балочки прямоугольного сечения), пропорциональная воздействующей на него силе, однозначно определяет изменение электрического сопротивления тензорезистора. [c.177]

Совместно с МВТУ им. Н. Э. Баумана разработан силомомент-ный датчик, измеряющий три компоненты вектора силы и устанавливаемый в запястье робота. Диапазон измеряемых сил от 5 до 500 Нм. Применение полупроводниковых тензорезисторов, отличающихся большой чувствительностью, позволило отказаться от МДМ-усилителя. Усилитель представлет собой УПТ с дифференциальным входом, чем обеспечивается достаточный уровень подавления синфазных помех. Коэффициент усиления не более 100, уровень выходного сигнала 10В, сопротивление нагрузки >2 кОм. [c.179]

Совершенствование силомоментных датчиков должно идти по линии создания новых конструкций упругого элемента, допускающих максимальную развязку сигналов, соответствующих разным координатным направлениям, а также путем разработки алгоритмов, учитывающих необходимость получения раздельных, взаимонезависимых сигналов. Перспективным направлением в развитии силомоментных датчиков следует считать использование полупроводниковых тензорезисторов, имеющих высокий коэффициент тензочувствительности при применении специальных методов стабилизации их параметров. [c.179]

Разнообразие задач измерения делает почти невозможным сравнение преобразователей разных типов и видов по какому-то обобщенному критерию, хотя такие попытки и делались. Предлагалось, в частности, сравнивать их по энергоотдаче на единнцу массы, энергетическому КПД и др. [25]. Ясно, однако, что такому сравнению могут подвергаться преобразователи, предназначенные для одинаковых условий применения, что снижает значение проводимой оценки. Например, пьезоэлектрический преобразователь имеет чрезвычайно малый энергетический КПД, но тем не менее успешно применяется для измерения малых динамических деформаций, правда в исключительно стабильных условиях. Металлический тензорезистор значительно уступает полупроводниковому по чувствительности и энергоотдаче, однако его относительная стабильность параметров лучше, так что при малом уровне внешних помех он оказывается более широкодиапазонным. Поэтому ниже приведены только сведения о предельной достигнутой чувствительности МЭП. [c.211]

Рис. 9. Акселерометр с полупроводниковыми теизоргзисторами t — инерционный (чувствительный) элемент, J — тензорезисторы, 3 — основание корпуса

В современных датчиках давления нашли широкое применение тензорезистив-ные и индуктивные МЭП. Емкостные МЭП используют в меньшей степени в основном из-за высокого значения импеданса, затрудняющего передачу сигнала преобразователя по кабелю. Металлические тензорезисторы позволяют получить высокие метрологические характеристики. Датчики с полупроводниковыми тензорезисторами [c.230]

В качестве датчиков при измерении упругих перемещений в станках наибольшее распространение получили полупроводниковые тензорезисторы (кремниевые и германиевые) и магнитоупругие датчики, использующие эффект магнитострикции. Индуктивные, фазоимпульсные и некоторые другие типы датчиков применяют главным образом в предохранительных устройствах, ограничивающих допустимые значения сил и моментов. [c.319]

Непосредственное преобразование де-формахщи упругого чувствительного элемента в электрический сигнал, осуществляемое тен-зочувствительными элементами, дает возможность значительно уменьшить габаритные размеры приборов, повысить их точность, надежность, долговечность, быстродействие, стойкость к внешним дестабилизирующим воздействиям. Принцип действия этих приборов основан на преобразовании деформации упругих элементов в изменение сопротивления тензорезисторов. Тензорезистор воспринимает деформацию либо от манометрического упругого элемента, либо от консольной балки, работающей на изгиб, либо от стержня, работающего на сжатие под действием усилия, возникающего в чувствительном элементе при юздействии измеряемого параметра. Полупроводниковые тензорезисторы в отличие от металлических проволочных и фольговых тензорезисторов обладают на два порядка большей чувствительностью. Для повышения стабильности датчиков применяют диффузионные и эпитаксиальные тензорезисторы. [c.97]

Диффузионные и эпитаксиальные тензорезисторы в отличие от наклеиваемых полупроводниковых тензорезисторов позволяют создавать монокристаллический упругий элемент с высокими метрологическими характеристиками (например, кремний деформируется упруго без гастерезиса и ползучесга вплоть до температуры 600 С, причем максимальное значение упругой деформации достигает 2,6 %). Между рабочим телом тензорезистора и подложкой отсутствует клеевой слой, что [c.98]

Термин тензометрический датчик деформации, или тензо-резистор , используется для элемента, который может быть приклеен на поверхность подобно почтовой марке, сопротивление которого изменяется при деформации объекта. Проволочный тензорезистор состоит из отрезка провода, согнутого в форме серпантина и смонтированного на подходящем материале подложки (Рис. 8.3а). Он имеет тензометрический коэффициент (коэффициент тензочувствительности) около 2. Тензоре-5истор из металлической фольги также выполняется в форме серпантина, который вытравливается из металлической фольги (Рис. 8.36). Его тензометрический коэффициент также равен приблизительно 2. Полупроводниковый тензорезистор (Рис. 8.3в) представляет собой полоску кремния с небольшим количеством вещества р- или -типа. Кремний / -типа имеет тензометрический коэффициент в диапазоне 100... 175, а -типа — -100...-140. Отрицательное значение тензометрического коэффициента указывает на тот факт, что величина сопротивления датчика будет уменьшаться с увеличением деформации. Полупроводники имеют преимущество перед металлическими тен-зорезисторами они обладают высоким тензометрическим коэффициентом, но имеют и недостаток, который заключается во много раз большем коэффициенте температурной чувствительности сопротивления. [c.67]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...