ру ненагруженного TP. Останню прийнято характеризувати температурним коефіцієнтом опору ТКС, значення і знак якого визначаються типом і концентрацією носіїв заряду.
Величина ТКС залежить від характеру розподілу домішок, і, отже, буде визначатися також і структурою ТР. У рівномірно-легованих тензорезисторами ТКС визначається об'ємною концентрацією домішок, а в дифузійних - поверхневою. На малюнку 2.4 показана залежність ТКС дифузійних резисторів р-типу від поверхні концентрації NS домішок бору. Як видно з малюнка залежність має мінімум при поверхневій концентрації домішок близько 3? 1019 см - 3. Це означає, що для зниження ТКС тензорезистора та впливу на нього технологічного розкиду поверхневу концентрацію, необхідно вибирати поблизу зазначеного вище значення. Це особливо важливо при включенні TP в симетричні схеми (мостові, диференціальні), так як температурний дрейф нуля цих схем визначається вже не абсолютною величиною ТКС TP, а їх розкидом всередині схеми.
Малюнок 2.4 - ТКС і ТКЧ дифузійних тензорезисторів р-типу від поверхневої концентрації домішок бору
Технологія іонного легування дозволяє отримувати ТР, що мають ряд переваг перед дифузійним: широкий діапазон значень питомого поверхневого опору TP; точний контроль концентрації впроваджуються легуючих домішок, а отже, хороша відтворюваність характеристик і їх малий розкид; лінійність вольт-амперних характеристик [6]. Величина ТКС, одержуваних іонним легуванням структур, залежить від дози та енергії впроваджуваних іонів, а також режиму відпалу. На малюнку 2.5 наведені значення ТКС іоннолегірованного резистора при Т=25 ° С в залежності від температури відпалу ТА [7]. Наведена залежність показує, що зміна тільки одного параметра технологічного процесу (температури відпалу) дозволяє варіювати ТКС виготовлених резисторів від негативних до позитивних значень.
Таким чином, першою конструктивно-технологічним прийомом термостабілізації характеристик інтегральних тензопреобразователь є правильний вибір ступеня легування. Як правило, він визначається в результаті компромісу між бажаними чутливістю і термостабильностью.
Рисунок 2.5 - Залежність ТКС іоннолегірованного резистора від температури відпалу
Залежність головних п'єзорезистивних коефіцієнтів від температури викликає відповідну залежність чутливості ТП. Остання визначається температурною залежністю тензочувствительности TP, яка характеризується температурним коефіцієнтом чутливості. З малюнка 2.4 видно, що вибір ступеня легування ТР визначає не тільки його ТКС, але і ТКЧ. Зміною концентрації домішок можна отримати певне (необхідне) співвідношення між ТКС і ТКЧ, що, в свою чергу, може забезпечити компенсацію температурних похибок ТП.
Температурна залежність струму витоку ізолюючого pn-переходу дифузійних та іонно-легованих тензорезисторів. Струм витоку можна розділити на три складові в залежності від місця виникнення носіїв заряду: струм термогенерации, струм витоку по поверхні, дифузний струм [8]. Струм термогенерации визначається термогенерации всередині збідненого шару. Струм витоку по поверхні pn-переходу обумовлений рівнями пасток на поверхні розділу Si-SiO2. Дифузійна складова струму викликана генерацією неосновних носіїв в об'ємі напівпровідника на відстані, що не перевищує дифузійної довжини від збідненого шару. Згідно з експериментальними даними струми витоку дифузійних та іонно-легованих резисторів з однаковою геометрією порівнянні один з одним. Основний внесок вносить складова струму витоку по поверхні pn-переходу. Температурна залежність струму витоку обумовлена ??температурної залежністю власної концентрації. Так, в інтервалі температур 25 - 75 ° С струм витоку зростає в 10 разів, а в інтервалі 75 - 175 ° С - в 1000 разів.
Оцінимо температурну погрішність, що вноситься струмом витоку. Струм через TP покладемо рівним 1 мА, а площа його поверхні 10-8 м2. Тоді максимальна температурна похибка становитиме 4? 10-8%/град в температурному діапазоні 25 - 75 ° С. Таким чином, при малій площі ТР струмами витоку і їх температурної залежністю можна нехтувати.
ТЕРМОПРУЖНОСТІ напруги пружного елемента перетворювача. Причиною термопружних напруг може служити неоднорідність структури самого УЕ (мембрани, балки, консолі та ін.), Наприклад його багатошаровість. У інтегральних тензопреобразователь УЕ виконаний з кремнію. При цьому його планарная сторона покрита шаром SiO2, що є маскою при виготовленні ТР. На зворотному боці шар SiO2, як правило відсутня, оскільки з цього боку проводиться армування самого УЕ. Розходження температурних коефіцієнтів лінійного розширення (ТКЛР) кремнію і двоокису кремнію викликає ТЕРМОПРУЖНОСТІ напруги, що призводять до прогину УЕ. Цей прогин може виявитися істотним, якщо товщина шару SiO2 порівнянна з товщино...
