Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей

Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей

Разработаны преобразователи давления жидкого азота и жидкого гелия с тензорезисторами на основе использования классического и неклассического тензорезистивного эффекта в кремнии....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Datum:2007
Hauptverfasser: Дружинин, А.А., Марьямова, И.И., Кутраков, А.П., Павловский, И.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2007
Schlagworte:
Сенсоэлектроника
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52891
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей / А.А. Дружинин, И.И. Марьямова, А.П. Кутраков, И.В. Павловский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 30-32. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52891
record_format dspace
spelling Дружинин, А.А.
Марьямова, И.И.
Кутраков, А.П.
Павловский, И.В.
2014-01-08T21:58:50Z
2014-01-08T21:58:50Z
2007
Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей / А.А. Дружинин, И.И. Марьямова, А.П. Кутраков, И.В. Павловский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 30-32. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
2225-5818
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52891
Разработаны преобразователи давления жидкого азота и жидкого гелия с тензорезисторами на основе использования классического и неклассического тензорезистивного эффекта в кремнии.
ru
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Сенсоэлектроника
Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
Первинні перетворювачі тиску кріогенних рідин
Pressure transducers for cryogenic liquids
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
spellingShingle Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
Дружинин, А.А.
Марьямова, И.И.
Кутраков, А.П.
Павловский, И.В.
Сенсоэлектроника
title_short Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
title_full Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
title_fullStr Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
title_full_unstemmed Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
title_sort первичные преобразователи давления криогенных жидкостей
author Дружинин, А.А.
Марьямова, И.И.
Кутраков, А.П.
Павловский, И.В.
author_facet Дружинин, А.А.
Марьямова, И.И.
Кутраков, А.П.
Павловский, И.В.
topic Сенсоэлектроника
topic_facet Сенсоэлектроника
publishDate 2007
language Russian
container_title Технология и конструирование в электронной аппаратуре
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
format Article
title_alt Первинні перетворювачі тиску кріогенних рідин
Pressure transducers for cryogenic liquids
description Разработаны преобразователи давления жидкого азота и жидкого гелия с тензорезисторами на основе использования классического и неклассического тензорезистивного эффекта в кремнии.
issn 2225-5818
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52891
citation_txt Первичные преобразователи давления криогенных жидкостей / А.А. Дружинин, И.И. Марьямова, А.П. Кутраков, И.В. Павловский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2007. — № 6. — С. 30-32. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT družininaa pervičnyepreobrazovatelidavleniâkriogennyhžidkostei
AT marʹâmovaii pervičnyepreobrazovatelidavleniâkriogennyhžidkostei
AT kutrakovap pervičnyepreobrazovatelidavleniâkriogennyhžidkostei
AT pavlovskiiiv pervičnyepreobrazovatelidavleniâkriogennyhžidkostei
AT družininaa pervinníperetvorûvačítiskukríogennihrídin
AT marʹâmovaii pervinníperetvorûvačítiskukríogennihrídin
AT kutrakovap pervinníperetvorûvačítiskukríogennihrídin
AT pavlovskiiiv pervinníperetvorûvačítiskukríogennihrídin
AT družininaa pressuretransducersforcryogenicliquids
AT marʹâmovaii pressuretransducersforcryogenicliquids
AT kutrakovap pressuretransducersforcryogenicliquids
AT pavlovskiiiv pressuretransducersforcryogenicliquids
first_indexed 2025-11-26T00:06:43Z
last_indexed 2025-11-26T00:06:43Z
_version_ 1850591384237506560
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6 30 ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 31.05 2007 ã. Îïïîíåíò ä. ô.-ì. í. Ñ. È. ÊÎÇËÎÂÑÊÈÉ (ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ) Ä. ò. í. À. À. ÄÐÓÆÈÍÈÍ, ê. ò. í. È. È. ÌÀÐÜßÌÎÂÀ, À. Ï. ÊÓÒÐÀÊÎÂ, È. Â. ÏÀÂËÎÂÑÊÈÉ Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÓ �Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà� E-mail: druzh@polynet.lviv.ua Ðàçðàáîòàíû ïðåîáðàçîâàòåëè äàâëåíèÿ æèäêîãî àçîòà è æèäêîãî ãåëèÿ ñ òåíçî- ðåçèñòîðàìè íà îñíîâå èñïîëüçîâàíèÿ êëàññè÷åñêîãî è íåêëàññè÷åñêîãî òåíçîðå- çèñòèâíîãî ýôôåêòà â êðåìíèè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ îòðàñëåé íà- óêè è òåõíèêè, òàêèõ êàê àâèàêîñìè÷åñêàÿ òåõíèêà, êðèîýíåðãåòèêà è äð., íåîáõîäèìû äàò÷èêè ìåõàíè- ÷åñêèõ âåëè÷èí, ðàáîòîñïîñîáíûå ïðè êðèîãåííûõ òåìïåðàòóðàõ, â ÷àñòíîñòè, äàò÷èêè äëÿ èçìåðåíèÿ äàâëåíèÿ êðèîãåííûõ ñðåä (æèäêîãî àçîòà è æèäêî- ãî ãåëèÿ). Äàò÷èêè äàâëåíèÿ æèäêîãî àçîòà ñ ïðîâî- ëî÷íûìè òåíçîðåçèñòîðàìè èìåþò, â îòëè÷èå îò ïî- ëóïðîâîäíèêîâûõ òåíçîðåçèñòèâíûõ äàò÷èêîâ, íåâû- ñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü. Èçâåñòíû êðèîãåííûå äàò- ÷èêè äàâëåíèÿ íà îñíîâå ñòðóêòóð «êðåìíèé-íà-èçî- ëÿòîðå», ñåðèéíî èçãîòàâëèâàåìûå ôèðìîé Kulite Semiconductor Products Inc. [1], íî èõ èíòåðâàë ðà- áî÷èõ òåìïåðàòóð îãðàíè÷åí òåìïåðàòóðîé æèäêîãî àçîòà. Íà îñíîâå ñòðóêòóð «êðåìíèé-íà-ñàïôèðå» â Ðîññèè âûïóñêàþòñÿ òåíçîðåçèñòèâíûå äàò÷èêè äàâ- ëåíèÿ êðèîãåííûõ ñðåä, ðàáîòîñïîñîáíûå â èíòåð- âàëå òåìïåðàòóð 2�400 Ê [2]. Ïðèíöèï äåéñòâèÿ ýòèõ äàò÷èêîâ îñíîâàí íà èñïîëüçîâàíèè êëàññè÷å- ñêîãî (ñìèòòîâñêîãî) òåíçîðåçèñòèâíîãî ýôôåêòà â ïîëóïðîâîäíèêàõ [3]. Öåëüþ ðàáîòû áûëî ñîçäàíèå ïîëóïðîâîäíèêî- âûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé äàâëåíèÿ êðèîãåííûõ æèäêî- ñòåé íå òîëüêî íà îñíîâå êëàññè÷åñêîãî, íî è íåêëàñ- ñè÷åñêîãî òåíçîðåçèñòèâíîãî ýôôåêòà â êðåìíèè (ïîñëåäíèé ïðîÿâëÿåòñÿ òîëüêî ïðè ãåëèåâûõ òåì- ïåðàòóðàõ ïðè îïðåäåëåííîì óðîâíå ëåãèðîâàíèÿ êðåìíèÿ).  êà÷åñòâå ÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ïåð- âè÷íûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé äàâëåíèÿ èñïîëüçîâàëèñü òåíçîðåçèñòîðû íà îñíîâå íèòåâèäíûõ êðèñòàëëîâ (ÍÊ) êðåìíèÿ ð-òèïà ïðîâîäèìîñòè, ëåãèðîâàííûõ áîðîì, êîòîðûå õîðîøî çàðåêîìåíäîâàëè ñåáÿ äëÿ ñîçäàíèÿ ðàçëè÷íûõ äàò÷èêîâ ìåõàíè÷åñêèõ âåëè- ÷èí, ðàáîòîñïîñîáíûõ â ýêñòðåìàëüíûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè [4]. Ïðîâåäåííûå íàìè èññëåäîâàíèÿ òåíçîðåçèñòèâ- íîãî ýôôåêòà â ëåãèðîâàííûõ ÍÊ p-Si â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 4,2�300 Ê ïîêàçàëè, ÷òî ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ â êðåìíèè ñ êîíöåíòðàöèåé áîðà âáëè- çè ïåðåõîäà «ìåòàëë�äèýëåêòðèê» ñ äèýëåêòðè÷å- ñêîé ñòîðîíû íàáëþäàåòñÿ ãèãàíòñêèé íåêëàññè÷å- ÏÅÐÂÈ×ÍÛÅ ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÈ ÄÀÂËÅÍÈß ÊÐÈÎÃÅÍÍÛÕ ÆÈÄÊÎÑÒÅÉ ñêèé òåíçîðåçèñòèâíûé ýôôåêò [5], âûçâàííûé èçìå- íåíèåì ìåõàíèçìà ïåðåíîñà íîñèòåëåé òîêà ïðè êðèîãåííûõ òåìïåðàòóðàõ.  ýòîì ñëó÷àå âåëè÷èíà êîýôôèöèåíòà òåíçî÷óâñòâèòåëüíîñòè ÍÊ p-Si ïðè 4,2 Ê äîñòèãàåò çíà÷åíèé Ê4,2Ê≈�5,7·105 ïðè îäíîîñ- íîé äåôîðìàöèè ñæàòèÿ, ÷òî íà 2�3 ïîðÿäêà ïðå- âûøàåò òåíçî÷óâñòâèòåëüíîñòü êðåìíèÿ ïðè ýòèõ òåìïåðàòóðàõ. Èñïîëüçîâàíèå íåêëàññè÷åñêîãî òåíçîðåçèñòèâ- íîãî ýôôåêòà îòêðûâàåò âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ âû- ñîêî÷óâñòâèòåëüíûõ äàò÷èêîâ ìåõàíè÷åñêèõ âåëè- ÷èí äëÿ êðèîãåííûõ òåìïåðàòóð [6]. ×òîáû îöåíèòü âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ òàêèõ äàò÷èêîâ, ïðîâîäèëîñü ýêñïåðèìåíòàëüíîå ìîäåëèðîâàíèå èõ ðàáîòû ïóòåì èññëåäîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèê òåíçîðåçèñòîðîâ íà îñ- íîâå ëåãèðîâàííûõ ÍÊ p-Si, çàêðåïëåííûõ íà óïðó- ãèõ ýëåìåíòàõ (êîíñîëüíûõ áàëêàõ), ïðè íèçêèõ òåì- ïåðàòóðàõ. Äèàïàçîí äåôîðìàöèé êîíñîëüíîé áàë- êè ñîñòàâëÿë ε=0�±1,2·10�3, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò îá- ëàñòè äåôîðìàöèé óïðóãèõ ýëåìåíòîâ òåíçîðåçèñòèâ- íûõ äàò÷èêîâ ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí (äàâëåíèÿ, óñè- ëèÿ, óñêîðåíèÿ è äð.). Êîíñîëüíûå áàëêè èçãîòàâëè- âàëèñü èç èíâàðíîãî ñïëàâà 36Í, òåìïåðàòóðíûé êî- ýôôèöèåíò ðàñøèðåíèÿ êîòîðîãî áëèçîê ïî âåëè÷èíå ê çíà÷åíèþ äëÿ êðåìíèÿ ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ [7]. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ îòáèðàëèñü òåíçîðåçèñòîðû íà îñíîâå ñèëüíîëåãèðîâàííûõ ÍÊ p-Si c óäåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì ρ300Ê=0,005 Îì·ñì è íà îñíîâå ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,013 Îì·ñì, ñîîòâåòñòâóþùèì êîíöåí- òðàöèè áîðà âáëèçè ïåðåõîäà «ìåòàëë�äèýëåêòðèê» ñ äèýëåêòðè÷åñêîé ñòîðîíû. Êîíñîëüíàÿ áàëêà ñ òåíçîðåçèñòîðàìè ïîìåùà- ëàñü â ãåëèåâûé êðèîñòàò, â êîòîðîì îñóùåñòâëÿëîñü ñòóïåí÷àòîå äåôîðìèðîâàíèå áàëêè ñ ïîìîùüþ ñïå- öèàëüíî ðàçðàáîòàííîãî óñòðîéñòâà. Ïèòàíèå òåíçî- ðåçèñòîðîâ îñóùåñòâëÿëîñü ïîñòîÿííûì òîêîì 1� 100 ìêÀ. Ïðè èçìåðåíèÿõ â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 4,2�300 Ê îäíîâðåìåííî àâòîìàòè÷åñêè ðåãèñòðè- ðîâàëèñü ïîêàçàíèÿ ñåíñîðà òåìïåðàòóðû è ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà èññëåäóåìûõ òåíçîðåçèñòîðàõ. Èçìå- ðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â Ìåæäóíàðîäíîé ëàáîðàòîðèè ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé è íèçêèõ òåìïåðàòóð âî Âðîöëàâå (Ïîëüøà). Íà ðèñ. 1 è 2 ïðåäñòàâëåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàâèñèìîñòè îòíîñèòåëüíîãî èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëå- íèÿ ∆R/R0 èññëåäîâàííûõ òåíçîðåçèñòîðîâ îò äåôîð- ìàöèè áàëêè ïðè ôèêñèðîâàííûõ òåìïåðàòóðàõ � Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6 31 ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ 4,2, 77 è 300 Ê. Êàê âèäíî èç ðèñ. 1, äëÿ òåíçîðåçèñ- òîðîâ íà îñíîâå ñèëüíîëåãèðîâàííûõ ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,005 Îì·ñì äëÿ âñåãî èññëåäîâàííîãî äèàïà- çîíà òåìïåðàòóð íàáëþäàåòñÿ êëàññè÷åñêèé òåíçî- ðåçèñòèâíûé ýôôåêò (ñîïðîòèâëåíèå òåíçîðåçèñòî- ðîâ âîçðàñòàåò ïðè äåôîðìàöèè ðàñòÿæåíèÿ è óìåíü- øàåòñÿ ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèÿ). Äëÿ ýòèõ òåíçîðå- çèñòîðîâ, çàêðåïëåííûõ íà áàëêå èç èíâàðíîãî ñïëà- âà, êîýôôèöèåíò òåíçî÷óâñòâèòåëüíîñòè ñîñòàâëÿåò Ê77Ê=220 è Ê4,2K=270 ïðè äåôîðìàöèè ðàñòÿæåíèÿ ε=1·10�3 è ñîîòâåòñòâåííî Ê77Ê=127 è Ê4,2Ê=120 ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèÿ ε= �1·10�3. Äëÿ òåíçîðåçèñòîðîâ íà îñíîâå ÍÊ p-Si ñ óäåëü- íûì ñîïðîòèâëåíèåì ρ300Ê=0,013 Îì·ñì êëàññè÷å- ñêèé òåíçîðåçèñòèâíûé ýôôåêò íàáëþäàåòñÿ ïðè êîì- íàòíîé òåìïåðàòóðå è òåìïåðàòóðå æèäêîãî àçîòà (ðèñ. 2, êðèâûå 2 è 3), à ïðè òåìïåðàòóðå æèäêîãî ãåëèÿ ñîïðîòèâëåíèå òåíçîðåçèñòîðîâ óâåëè÷èâàåò- ñÿ ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèÿ (ðèñ. 2, à, êðèâàÿ 1), ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î ïîÿâëåíèè íåêëàññè÷åñêîãî òåí- çîðåçèñòèâíîãî ýôôåêòà. Ïðè ýòîì âåëè÷èíà êîýô- ôèöèåíòà òåíçî÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðè 4,2 Ê äîñòè- ãàåò çíà÷åíèÿ Ê4,2Ê≈�1·104 ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèÿ ε= �1·10�3, à ïðè äåôîðìàöèè ðàñòÿæåíèÿ ε=1·10�3 Ê4,2Ê≥6400, ïðè÷åì çàâèñèìîñòü îòíîñèòåëüíîãî èç- ìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ òåíçîðåçèñòîðîâ îò äåôîð- ìàöèè ∆R/R0=f(ε) â îáëàñòè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóð ñòàíîâèòñÿ íåëèíåéíîé. Òàêèì îáðàçîì, èç ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé âûòåêàåò, ÷òî òåíçîðåçèñòîðû íà îñíîâå ñèëüíîëå- ãèðîâàííûõ ÍÊ p-Si ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ñîçäà- íèÿ ïåðâè÷íûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ìåõàíè÷åñêèõ âå- ëè÷èí, ðàáîòîñïîñîáíûõ â øèðîêîì äèàïàçîíå òåì- ïåðàòóð (4,2�300 Ê), à äëÿ ïîâûøåíèÿ ÷óâñòâèòåëü- íîñòè òàêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé â îáëàñòè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóð öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü òåíçîðåçè- ñòîðû íà îñíîâå ÍÊ p-Si ñ êîíöåíòðàöèåé áîðà âáëè- çè ïåðåõîäà «ìåòàëë�äèýëåêòðèê» ñ óäåëüíûì ñî- ïðîòèâëåíèåì ρ300Ê=0,013 Îì·ñì. Ðàçðàáîòàíà óíèâåðñàëüíàÿ êîíñòðóêöèÿ òåíçîðå- çèñòèâíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ êðèîãåííûõ æèäêîñòåé (ðèñ. 3). Îñíîâó êîíñòðóêöèè ïåðâè÷íî- ãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ ñîñòàâëÿåò òåíçîìîäóëü 3, êîòîðûé ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîëüöåâîé ýëåìåíò ñ êîíñîëüíîé áàëî÷êîé 4 ñ çàêðåïëåííûìè íà íåé òåí- çîðåçèñòîðàìè íà îñíîâå ÍÊ Si. Ïðîãèá ìåìáðàíû Ðèñ. 1. Òåíçîðåçèñòèâíûå õàðàêòåðèñòèêè ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,005 Îì·ñì íà áàëêå èç èíâàðà ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèÿ (à) è ðàñòÿæåíèÿ (á) ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ: 1 � 4,2 Ê; 2 � 77 Ê; 3 � 300 Ê à) ∆R /R 0, % �5 �10 �15 �20 0 3 6 9 12 �ε, 104 îòí. åä. 3 2 1 á) ∆R /R 0, % 40 30 20 10 0 3 6 9 12 +ε, 104 îòí. åä. 1 2 3 à) ∆R /R 0, % 900 600 300 25 0 �25 0 3 6 9 12 �ε, 104 îòí. åä. 1 2 3 á) ∆R /R 0, % 1000 750 500 250 0 3 6 9 12 +ε, 104 îòí. åä. 1 3 2 Ðèñ. 2. Òåíçîðåçèñòèâíûå õàðàêòåðèñòèêè ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,013 Îì·ñì íà áàëêå èç èíâàðà ïðè äåôîðìàöèè ñæàòèÿ (à) è ðàñòÿæåíèÿ (á) ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ: 1 � 4,2 Ê; 2 � 77 Ê; 3 � 300 Ê 1 2 3 4 5 6 Ðèñ. 3. Ïåðâè÷íûé ïðåîáðàçîâàòåëü äàâëåíèÿ êðèîãåííûõ æèäêîñòåé: 1 � øòîê; 2 � ìåìáðàíà; 3 � òåíçîìîäóëü; 4 � êîíñîëüíàÿ áàëêà ñ òåíçîðåçèñòîðàìè; 5 � êîíòàêòíûé óçåë; 6 � êîðïóñ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2007, ¹ 6 32 ÑÅÍÑÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ 2 ïîä äåéñòâèåì äàâëåíèÿ ïåðåäàåòñÿ ÷åðåç øòîê 1 íà êîíñîëüíóþ áàëî÷êó, âûçûâàÿ åå ïðîãèá è, ñîîò- âåòñòâåííî, äåôîðìàöèþ çàêðåïëåííûõ íà íåé òåí- çîðåçèñòîðîâ, âêëþ÷åííûõ â ìîñòîâóþ ñõåìó. Èçìå- íÿÿ ðàçìåðû ìåìáðàíû (òîëùèíó è äèàìåòð), ìîæ- íî ëåãêî ïåðåõîäèòü íà ðàçíûå äèàïàçîíû èçìåðÿå- ìûõ äàâëåíèé, à èñïîëüçóÿ ÍÊ Si ñ ðàçëè÷íûì óäåëü- íûì ñîïðîòèâëåíèåì, ìîæíî ïîëó÷èòü îïòèìàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ïåðâè÷íîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëå- íèÿ â çàäàííîì äèàïàçîíå òåìïåðàòóð.  êà÷åñòâå ìàòåðèàëà óïðóãîãî ýëåìåíòà ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâ- ëåíèÿ èñïîëüçîâàëñÿ èíâàðíûé ñïëàâ 36Í. Ñîçäàí ïåðâè÷íûé ïðåîáðàçîâàòåëü äàâëåíèÿ æèäêîãî àçîòà íà äèàïàçîí 0�2,5 êÏà, â êîòîðîì èñ- ïîëüçîâàëèñü òåíçîðåçèñòîðû íà îñíîâå ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,02 Îì·ñì. Ãðàäóèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà òàêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ ïðèâåäåíà íà ðèñ. 4. ×óâñòâèòåëüíîñòü ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ æèäêî- ãî àçîòà ñîñòàâëÿåò 46 ìÂ/êÏà ïðè ïèòàíèè òåíçîðå- çèñòîðîâ ïîñòîÿííûì òîêîì 10 ìÀ. Ðàçðàáîòàííûé ïðåîáðàçîâàòåëü äàâëåíèÿ ìîæíî òàêæå èñïîëüçî- âàòü äëÿ èçìåðåíèÿ óðîâíÿ æèäêîãî àçîòà; åãî ÷óâ- ñòâèòåëüíîñòü ≈4 ìÂ/ìì. Ðàçðàáîòàí òàêæå ïåðâè÷íûé ïðåîáðàçîâàòåëü äàâ- ëåíèÿ æèäêîãî ãåëèÿ íà äèàïàçîí 0�10 ÌÏà äëÿ öèð- êóëÿöèîííûõ òðóáîïðîâîäîâ óñòàíîâêè ÒÎÊÀÌÀÊ (ðèñ. 5). Íà ðèñ. 6. ïðèâåäåíû ãðàäóèðîâî÷íûå õà- ðàêòåðèñòèêè ýòîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè òåíçîðåçèñòîðîâ íà îñíîâå ñèëüíî- ëåãèðîâàííûõ ÍÊ ð-Si ñ ρ300Ê=0,005 Îì·ñì, ñîåäè- íåííûõ â ìîñòîâóþ ñõåìó, è îäèíî÷íîãî òåíçîðåçè- ñòîðà íà îñíîâå ÍÊ ð-Si ñ ρ300Ê=0,013 Îì·ñì. Êàê âèäíî èç ïðèâåäåííûõ ãðàôèêîâ, ïðèìåíåíèå êðåì- íèåâûõ òåíçîðåçèñòîðîâ, â êîòîðûõ ïðè 4,2 Ê ïðî- ÿâëÿåòñÿ íåêëàññè÷åñêèé òåíçîðåçèñòèâíûé ýôôåêò, ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü ÷óâñòâèòåëüíîñòü òàêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé äàâëåíèÿ: èõ âûõîäíîé ñèã- íàë äîñòèãàåò ïðèìåðíî 470 ì (áåç óñèëåíèÿ) ïðè òîêå ÷åðåç òåíçîðåçèñòîð 100 ìêÀ, îäíàêî ïðè ýòîì âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ëèíåàðèçàöèè âûõîäíîé õàðàêòåðèñòèêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ èñ- ñëåäîâàíèé ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî èñïîëü- çîâàíèå òåíçîðåçèñòîðîâ èç ñèëüíîëåãèðîâàííîãî êðåìíèÿ ð-òèïà (â íàøåì ñëó÷àå íà îñíîâå ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,005 Îì·ñì) ïîçâîëÿåò ñîçäàòü ïåðâè÷íûå ïðåîáðàçîâàòåëè äàâëåíèÿ êðèîãåííûõ æèäêîñòåé (æèäêîãî àçîòà è æèäêîãî ãåëèÿ) íà îñíîâå êëàññè- ÷åñêîãî òåíçîðåçèñòèâíîãî ýôôåêòà â êðåìíèè. Çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïåð- âè÷íîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ æèäêîãî ãåëèÿ ìîæåò áûòü äîñòèãíóòî ïðè èñïîëüçîâàíèè òåíçîðå- çèñòîðîâ, èçãîòîâëåííûõ èç êðåìíèÿ ñ êîíöåíòðàöè- åé àêöåïòîðíîé ïðèìåñè (áîðà) âáëèçè ïåðåõîäà «ìåòàëë�äèýëåêòðèê» ñ äèýëåêòðè÷åñêîé ñòîðîíû (â íàøåì ñëó÷àå íà îñíîâå íèòåâèäíûõ êðèñòàëëîâ p-Si ñ ρ300Ê=0,013 Îì·ñì), â êîòîðîì ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ ïðîÿâëÿåòñÿ ãèãàíòñêèé íåêëàññè÷å- ñêèé òåíçîðåçèñòèâíûé ýôôåêò. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. http://www.kulite.com 2. Áóøåâ Â. Â., Íèêîëàé÷óê Î. Ë., Ñòó÷åáíèêîâ Â. Ì. Ñåðèÿ ýëåêòðîííûõ äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ ÌÈÄÀ // Äàò÷èêè è ñèñòåìû.� 2000.� ¹ 1.� Ñ. 21�27. 3. Áèð Ã. Ë., Ïèêóñ Ã. Å. Ñèììåòðèÿ è äåôîðìàöèîííûå ýô- ôåêòû â ïîëóïðîâîäíèêàõ.� Ì.: Íàóêà, 1972. 4. Äðóæèíèí À. À., Ìàðüÿìîâà È. È., Ëàâèòñêàÿ Å. Í. è äð. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñåíñîðû ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí íà îñíîâå ìèêðîêðèñòàëëîâ êðåìíèÿ äëÿ ýêñòðåìàëüíûõ óñëîâèé // Ìèê- ðîñèñòåìíàÿ òåõíèêà.� 2001.� ¹ 9.� C. 3�8. 5. Druzhinin A. A., Maryamova I. I., Pavlovskyy I. V., Palewski T. Piezoresistive properties of boron-doped silicon whiskers at cryogenic temperatures // Functional Materials.� 2004.� Vol. 11, N 2.� P. 268�272. 6. Äðóæèíèí À. À., Ìàðüÿìîâà È. È., Êóòðàêîâ À. Ï., Ïàâ- ëîâñêèé È. Â. Î âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ âûñîêî÷óâñòâèòåëüíûõ ïüåçîðåçèñòèâíûõ ñåíñîðîâ ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí äëÿ êðèîãåí- íûõ òåìïåðàòóð // Äàò÷èêè è ñèñòåìû.� 2005.� ¹ 7.� Ñ. 17�21. 7. Íîâèêîâà Ñ. È. Òåïëîâîå ðàñøèðåíèå òâåðäûõ òåë.� Ì.: Íàóêà, 1974.  û õî äí îé ñ èã íà ë, ì  120 80 40 0 50 100 150 200 250 300 Óðîâåíü æèäêîãî àçîòà, ìì 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Äàâëåíèå æèäêîãî àçîòà, êÏà Ðèñ. 4. Ãðàäóèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïåðâè÷íîãî ïðå- îáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ (óðîâíÿ) æèäêîãî àçîòà Ðèñ. 5. Ïåðâè÷íûé ïðåîáðàçîâàòåëü äàâëåíèÿ æèäêîãî ãåëèÿ  û õî äí îé ñ èã íà ë, ì  500 400 300 200 100 0 2 4 6 8 10 Äàâëåíèå æèäêîãî ãåëèÿ, ÌÏà 2 1 Ðèñ. 6. Âûõîäíîé ñèãíàë ïåðâè÷íîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ äàâëåíèÿ æèäêîãî ãåëèÿ: 1 � ìîñòîâàÿ ñõåìà ñ äâóìÿ àêòèâíûìè òåíçîðåçèñòîðàìè íà îñíîâå ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,005 Îì·ñì, òîê ÷åðåç òåíçîðåçèñòîð I=10 ìÀ; 2 � ñõåìà ñ îäíèì àêòèâíûì òåíçîðåçèñòîðîì íà îñíî- âå ÍÊ p-Si ñ ρ300Ê=0,013 Îì·ñì è èñòî÷íèêîì òîêà I=100 ìêÀ

Ähnliche Einträge