Пластинчатые пьезорезисторы из металлических материалов и ЭП резины

Датчики

Основные свойства. В образовании сопротивления контактного перехода ПР участвуют в основном поверхностные слои контактируемых элементов (см. § 1.2). Поэтому контактные пластины могут быть не только однокомпонентными, состоящими из однородного ЭП материала, но также двухкомпонентными, у которых имеется хорошо проводящая подложка и высокоомный поверхностный слой. Выбор материала этого слоя и материала подложки позволяет варьировать как механические, так и электрические свойства ПР. В качестве подложки может быть применена, например, стальная или латунная металлическая фольга, а в качестве высокоомного слоя — пиролитический углерод, боруглерод, металлоокисный, металлодиэлектрический или композиционный ЭП материалы.

Высокоомный слой образуют покрытием подложки полупроводниковым материалом путем напыления или оксидирования. Более сложным из этих методов является оксидирование, представляющее собой процесс изменения химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя, который может быть осуществлен, в частности, химико-термическим способом. Напргмер, для обработки поверхности контактных пластин из стальной фольги (51=0,1 мм, 5=1 см2) этим способом они вместе с содой (25%) и порошковым графитом (75%) помещались в герметизированный керамический цилиндр и устанавливались в муфельной печи. Температура, длительность и скорость нагревания и остывания печи выбирались опытным путем. Основной критерий оксидирования — образование хорошо сохраняющейся на поверхности пластин высокоомной пленки при отсутствии следов легко отпадающей окалины. Оксидирование тонкой фольги может также происходить на всю толщину. При этом получают высокоомные однокомпонентные контактные пластины.

 Пластинчатые пьезорезисторы из металлических материалов и ЭП резины

Рис. 3.25. Конструкция магнитопьезорезисторного датчика близости

Процесс изготовления ПР из металлической фольги имеет своиспецифические особенности. Например, нарезку контактных пластин и снятие заусенцев производят до термической обработки, в противном случае остаются неоксидированными торцы пластин и повреждается высокоомная пленка, что приводит при работе ПР к замыканию пластин. На нагрузочной характеристике это отражается в виде аномальных скачков проводимости.

См. также:  Применение пьезорезисторов в электронной аппаратуре и устройствах автоматики

Контактные пластины из ЭП резины для пластинчатых ПР получают из сырой ЭП резины путем ее прокатки до толщины 8 1=0,1-0,15 мм, нарезки на пластины соответствующей площади и последующей вулканизации в зажатом состоянии между металлическими пластинами при температуре 165° С в течение 15 мин. По сравнению с ПР из ЭПБ нагрузочная характеристика этих ПР отличается большим гистерезисом.

Комбинированные пластинчатые ПР выполняют компоновкой ЧЭ из нескольких различных ЭП материалов, собранных вперемежку, например ЭПБ с металлической фольгой, ЭП резины с металлической-фольгой. Это позволяет увеличить мощность рассеяния, уменьшить гистерезис и нелинейность нагрузочной характеристики ПР.

Отличительными конструктивными особенностями обладают ПР, выполненные из материала с непроводящей подложкой, покрытой ЭП слоем. Пример выполнения ПР из такого материала показан на рис. 4.1. В качестве ЭП материала применена металлизированная диэлектрическая пленка. Для обеспечения контакта между ЭП слоями пленки ЧЭ собирают из согнутых пластин 1 таким образом, чтобы проводящая поверхность последующей пластины контактировала с проводящей поверхностью предыдущей (2— обкладки, 3—оболочка, 4—выводные провода). Аналогичным образом выполняют ПР из ЭПБ, покрытой с одной стороны изоляционным слоем.