Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления
Установлен механизм деградации и возникновения отказов микроэлектромеханических структур датчиков давления. Предложена математическая модель изменения величины температурного гистерезиса выходного сигнала датчиков, установлена степень его влияния на надежность приборов. Предложены способы уменьшения...
Saved in:
| Date: | 2002 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2002
|
| Series: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70744 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления / С.А. Адарчин, А.С. Кужненков, Л.В. Кожитов, В.Г. Косушкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 55-57. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70744 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-707442014-11-12T03:01:41Z Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления Адарчин, С.А. Кужненков, А.С. Кожитов, Л.В. Косушкин, В.Г. Датчики Установлен механизм деградации и возникновения отказов микроэлектромеханических структур датчиков давления. Предложена математическая модель изменения величины температурного гистерезиса выходного сигнала датчиков, установлена степень его влияния на надежность приборов. Предложены способы уменьшения величины и снижения скорости возрастания гистерезиса выходного сигнала микроэлектромеханических структур. 2002 Article Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления / С.А. Адарчин, А.С. Кужненков, Л.В. Кожитов, В.Г. Косушкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 55-57. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70744 621.382 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Датчики Датчики |
| spellingShingle |
Датчики Датчики Адарчин, С.А. Кужненков, А.С. Кожитов, Л.В. Косушкин, В.Г. Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Установлен механизм деградации и возникновения отказов микроэлектромеханических структур датчиков давления. Предложена математическая модель изменения величины температурного гистерезиса выходного сигнала датчиков, установлена степень его влияния на надежность приборов. Предложены способы уменьшения величины и снижения скорости возрастания гистерезиса выходного сигнала микроэлектромеханических структур. |
| format |
Article |
| author |
Адарчин, С.А. Кужненков, А.С. Кожитов, Л.В. Косушкин, В.Г. |
| author_facet |
Адарчин, С.А. Кужненков, А.С. Кожитов, Л.В. Косушкин, В.Г. |
| author_sort |
Адарчин, С.А. |
| title |
Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления |
| title_short |
Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления |
| title_full |
Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления |
| title_fullStr |
Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления |
| title_full_unstemmed |
Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления |
| title_sort |
один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Датчики |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70744 |
| citation_txt |
Один из механизмов деградации микроэлектромеханических структур датчиков давления / С.А. Адарчин, А.С. Кужненков, Л.В. Кожитов, В.Г. Косушкин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 2. — С. 55-57. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT adarčinsa odinizmehanizmovdegradaciimikroélektromehaničeskihstrukturdatčikovdavleniâ AT kužnenkovas odinizmehanizmovdegradaciimikroélektromehaničeskihstrukturdatčikovdavleniâ AT kožitovlv odinizmehanizmovdegradaciimikroélektromehaničeskihstrukturdatčikovdavleniâ AT kosuškinvg odinizmehanizmovdegradaciimikroélektromehaničeskihstrukturdatčikovdavleniâ |
| first_indexed |
2025-07-05T19:55:42Z |
| last_indexed |
2025-07-05T19:55:42Z |
| _version_ |
1836838124942000128 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
55
ÄÀÒ×ÈÊÈ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
21.09 2001 ã.
Îïïîíåíò ä. ô.-ì. í. È. Ì. ÂÈÊÓËÈÍ
(ÓÍÀÑ èì. À. Ñ. Ïîïîâà, ã. Îäåññà)
Ñ. À. ÀÄÀÐ×ÈÍ, À. Ñ. ÊÓÆÍÅÍÊÎÂ,
ä. ò. í. Ë. Â. ÊÎÆÈÒÎÂ, ä. ò. í. Â. Ã. ÊÎÑÓØÊÈÍ
Ðîññèÿ, ã. Êàëóãà, ÎÀÎ "Àâòîýëåêòðîíèêà",
ÊÔ ÌÃÒÓ èì. Í. Ý. Áàóìàíà; ã. Ìîñêâà, ÌÈÑèÑ
E-mail: axauto@kaluga.ru
Óñòàíîâëåí ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ
îòêàçîâ ìèêðîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ
ñòðóêòóð, ñâÿçàííûé ñ óâåëè÷åíèåì òåì-
ïåðàòóðíîãî ãèñòåðåçèñà âûõîäíîãî
ñèãíàëà.
 ïîñëåäíèå ãîäû âîçðîñëè òðåáîâàíèÿ ê íàäåæ-
íîñòè ìèíèàòþðíûõ äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ, êîòîðûå øè-
ðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â ïðîìûøëåííîñòè è àâòîìîáèëå-
ñòðîåíèè.
Îñîáîå ìåñòî ñðåäè äàò÷èêîâ çàíèìàþò ïðèáîðû,
ñîçäàííûå ïî äâóì áàçîâûì òåõíîëîãèÿì � ìèêðî-
ýëåêòðîííîé è ìèêðîïðîôèëèðîâàíèÿ êðåìíèÿ. Òà-
êèå òâåðäîòåëüíûå óñòðîéñòâà ñ èíòåãðèðîâàííûìè
ýëåêòðè÷åñêèìè, ýëåêòðîííûìè è ìèêðîìåõàíè÷åñ-
êèìè ñòðóêòóðàìè ïîëó÷èëè íàçâàíèå ìèêðîýëåêòðî-
ìåõàíè÷åñêèõ ñòðóêòóð (ÌÝÌÑ). Íàèáîëåå õàðàêòåð-
íûì ïðåäñòàâèòåëåì èõ ÿâëÿåòñÿ òåíçîðåçèñòèâíûé
äàò÷èê äàâëåíèÿ.
Öåëüþ ðàáîòû ÿâëÿëîñü óñòàíîâëåíèå ìåõàíèçìà
äåãðàäàöèè èíòåãðàëüíûõ èçìåðèòåëüíûõ òåíçîïðåîá-
ðàçîâàòåëåé (ÈÈÒÏ) äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ.
 ðåçóëüòàòå àíàëèçà äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ, ïîëó÷åí-
íûõ â óñëîâèÿõ ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà, áûëà âû-
ÿâëåíà ãðóïïà ïðèáîðîâ, âûõîäíîé ñèãíàë êîòîðûõ
èçìåíÿëñÿ â òå÷åíèå íåêîòîðîãî âðåìåíè ýêñïëóàòà-
öèè. Àíàëèç ïðè÷èí ýòîãî èçìåíåíèÿ ïîçâîëèë óñòà-
íîâèòü, ÷òî ÷óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû ýòèõ äàò÷èêîâ
èìåþò ãèñòåðåçèñ âûõîäíîãî ñèãíàëà, ñâÿçàííûé ñ
òåìïåðàòóðîé.
Èçâåñòíî, ÷òî ïðè÷èíîé ãèñòåðåçèñà âûõîäíîãî
ñèãíàëà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ìîãóò áûòü
ìåõàíè÷åñêèå íàïðÿæåíèÿ, âîçíèêàþùèå â ïîëóïðî-
âîäíèêîâûõ ñòðóêòóðàõ ÈÈÒÏ [1,2] ïî ðàçëè÷íûì
ïðè÷èíàì. Ìåõàíè÷åñêèå íàïðÿæåíèÿ ìîãóò âîçíè-
êàòü âñëåäñòâèå ðàçëè÷íûõ êîýôôèöèåíòîâ ëèíåéíî-
ãî ðàñøèðåíèÿ ìàòåðèàëîâ ïðèáîðà è êîðïóñà, à òàê-
æå èç-çà îñîáåííîñòè êîíñòðóêöèè (íàëè÷èÿ ïðîãèáà
ìåìáðàíû ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà, ðèñ. 1) è ðàáî-
òû ïðèáîðà â óñëîâèÿõ ïåðåìåííûõ äàâëåíèé.
Ðåçóëüòàòû ïðåäâàðèòåëüíîãî àíàëèçà ïðè÷èí äå-
ãðàäàöèè äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ ïîçâîëèëè ïðåäïîëîæèòü,
÷òî èìåííî íàïðÿæåíèÿ â ñòðóêòóðàõ ÈÈÒÏ ïðè öèê-
ëè÷åñêîì èçìåíåíèè âíåøíåãî äàâëåíèÿ, äåéñòâóþ-
ùåãî íà ìåìáðàíó, è ïîä âîçäåéñòâèåì ïåðåìåííûõ
òåìïåðàòóð ÿâëÿþòñÿ ïðè÷èíîé èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû
êðèñòàëëè÷åñêîé ìåìáðàíû, ÷òî è ïðèâîäèò ê èçìå-
íåíèþ ïàðàìåòðîâ äàò÷èêà.
Ðàñ÷åò âåëè÷èíû óïðóãèõ íàïðÿæåíèé â ñòðóêòóðàõ
ÈÈÒÏ. Äëÿ àíàëèçà óðîâíÿ íàïðÿæåíèé, âîçíèêàþ-
ùèõ â ìåìáðàíå â óñëîâèÿõ ðàññìàòðèâàåìîé çàäà-
÷è, áûë èñïîëüçîâàí îáîáùåííûé çàêîí Ãóêà. Óðî-
âåíü âîçíèêàþùèõ íàïðÿæåíèé äëÿ àíèçîòðîïíîãî
ìàòåðèàëà (â íàøåì ñëó÷àå � êðåìíèÿ) ìîæíî ðàñ-
ñ÷èòàòü ïî ôîðìóëå
σij=Cijkmεkm,
 ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå çàäà÷ó ìîæíî ðåøàòü,
ïîëüçóÿñü òåîðèåé óïðóãîñòè èçîòðîïíûõ òåë ñ ó÷å-
òîì çàâèñèìîñòè ìîäóëÿ Þíãà, êîýôôèöèåíòà Ïóàñ-
ñîíà è ìîäóëÿ ñäâèãà îò êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ íà-
ïðàâëåíèé [3]. Ñõåìàòè÷íî ÈÈÒÏ ìîæåò áûòü ïðåä-
ñòàâëåí â âèäå áàëêè, æåñòêî çàùåìëåííîé ñ îäíîé
ñòîðîíû è èìåþùåé â ñåðåäèíå âûåìêó (ðèñ. 2). Òà-
êîé âàðèàíò êðåïëåíèÿ ÈÈÒÏ â êîðïóñå íàèáîëåå
øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ïðè ïðîèçâîäñòâå äàò÷èêîâ äàâ-
ëåíèÿ. Ðàññìàòðèâàåìàÿ äåòàëü èìååò äëèíó 6 ìì,
øèðèíó 4 ìì è âûñîòó 0,5 ìì. Âûåìêà êâàäðàòíîé
ôîðìû 2×2 ìì ðàñïîëîæåíà íà ðàññòîÿíèè 1 ìì îò
êðàåâ. Òîëùèíà ìåìáðàíû 0,05 ìì. Áàëêà íàãðóæå-
íà ñâåðõó ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííûì äàâëåíèåì
Ð=101 êÏà.
Äëÿ ÷èñëåííîãî ðåøåíèÿ çàäà÷è áûë èñïîëüçîâàí
ìåòîä êîíå÷íûõ ðàçíîñòåé â ïðèáëèæåíèè ñòàòè÷åñ-
ÎÄÈÍ ÈÇ ÌÅÕÀÍÈÇÌÎÂ ÄÅÃÐÀÄÀÖÈÈ
ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÒÐÓÊÒÓÐ
ÄÀÒ×ÈÊΠÄÀÂËÅÍÈß
Ðèñ. 2
Ð
Ðèñ. 1. Èíòåãðàëüíûé èçìåðè-
òåëüíûé òåíçîïðåîáðàçîâà-
òåëü äàò÷èêà äàâëåíèÿ:
1 � êðåìíèåâàÿ ìèêðîñòðóêòóðà;
2 � ïîëîñòü ñ ðàçðåæåííûì ãà-
çîì; 3 � ñòåêëÿííàÿ ïîäëîæêà1 2
3
ãäå σij è εkm �
Cijkm �
òåíçîðû âòîðîãî ðàíãà íàïðÿæåíèÿ è äå-
ôîðìàöèè;
òåíçîð ÷åòâåðòîãî ðàíãà ìîäóëÿ óïðó-
ãîñòè.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
56
ÄÀÒ×ÈÊÈ
êîãî àíàëèçà. Óðàâíåíèå, îïèñûâàþùåå èçãèá áàëêè,
èñïîëüçîâàëè â âèäå
[K]{u}={F},
ãäå [K] � ìàòðèöà æåñòêîñòåé, {u} � âåêòîð ïåðå-
ìåùåíèé, êîìïîíåíòû âåêòîðà ñèë {F} ïðåäñòàâëÿþò
ñîáîé ñîñðåäîòî÷åííûå ñèëû. Ðåøåíèå ïðîâîäèëè ñ
èñïîëüçîâàíèåì ñïðàâî÷íûõ äàííûõ ñ ó÷åòîì ðåêî-
ìåíäàöèé è ìåòîäèê, èçëîæåííûõ â [3].
 ðåçóëüòàòå ðàñ÷åòîâ áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî â
ñòðóêòóðàõ ÈÈÒÏ â çîíå ìåìáðàíû óðîâåíü íàïðÿ-
æåíèé ïðåâûøàë 108 Ïà. Èçâåñòíî, ÷òî ïðè ñòîëü
âûñîêèõ çíà÷åíèÿõ íàïðÿæåíèé â ïîëóïðîâîäíèêàõ
ìîãóò ãåíåðèðîâàòüñÿ äåôåêòû êðèñòàëëè÷åñêîé ðå-
øåòêè (äèñëîêàöèè), êîòîðûå ïðèâîäÿò ê åùå áîëü-
øåìó óâåëè÷åíèþ íàïðÿæåíèé â îêðóæàþùèõ ëîêàëü-
íûõ îáúåìàõ ìàòåðèàëà [4]. Ýòè äåôåêòû, ïî-âèäè-
ìîìó, è ÿâëÿëèñü ïðè÷èíîé ãèñòåðåçèñà â ðàññìàò-
ðèâàåìîì ïðèáîðå.
Ñïðàâåäëèâîñòü ïðåäïîëîæåíèÿ î âîçìîæíîñòè
ãåíåðàöèè äèñëîêàöèé â ðàññìàòðèâàåìûõ óñëîâèÿõ
áûëà ïîäòâåðæäåíà ìåòàëëîãðàôè÷åñêèìè èññëåäî-
âàíèÿìè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî â çîíå ìåìáðàíû, â ìåñ-
òàõ ðàñïîëîæåíèÿ àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ, ïëîòíîñòü
äèñëîêàöèé ïðåâûøàëà 104 ñì�2, õîòÿ äëÿ èçãîòîâëå-
íèÿ ìåìáðàí äàò÷èêîâ èñïîëüçîâàëè áåçäèñëîêàöè-
îííûé ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèé êðåìíèé.
Ìåòîäèêà è ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé ÈÈÒÏ. Äëÿ
âûÿâëåíèÿ çàêîíîìåðíîñòåé èçìåíåíèÿ ãèñòåðåçèñà
ñî âðåìåíåì â ðàáî÷èõ ðåæèìàõ äàò÷èêà áûëà ñäå-
ëàíà ñëó÷àéíàÿ âûáîðêà äàò÷èêîâ â êîëè÷åñòâå (n)
100 øò. Ó âñåõ äàò÷èêîâ áûë èçìåðåí ãèñòåðåçèñ
âûõîäíîãî ñèãíàëà. Âåëè÷èíó âûõîäíîãî ñèãíàëà
èçìåðÿëè ïðè òåìïåðàòóðå +25°Ñ, çàòåì ïðè òåìïåðà-
òóðå +125°Ñ, çàòåì òåìïåðàòóðó âíîâü ñíèæàëè äî
+25°Ñ è ïîâòîðÿëè èçìåðåíèÿ. Ãèñòåðåçèñ (Ã) îïðå-
äåëÿëè êàê ðàçíîñòü çíà÷åíèé âûõîäíûõ ñèãíàëîâ ïðè
òåìïåðàòóðå 25°Ñ, èçìåðåííûõ äî è ïîñëå ïîâûøå-
íèÿ òåìïåðàòóðû. Ïðè âûïîëíåíèè ýêñïåðèìåíòîâ
âíåøíåå äàâëåíèå ïîääåðæèâàëè ïîñòîÿííûì.
Ïîëó÷åííîå ðàñïðåäåëåíèå âåëè÷èíû ãèñòåðåçè-
ñà, ïîêàçàííîå íà ðèñ. 3, ìîæåò áûòü îïèñàíî íîð-
ìàëüíûì çàêîíîì ðàñïðåäåëåíèÿ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí.
Ýòî ïîçâîëèëî äëÿ äàëüíåéøèõ èññëåäîâàíèé îòî-
áðàòü ÷åòûðå äàò÷èêà ñ ãèñòåðåçèñîì, ðàâíûì ñðåä-
íåñòàòèñòè÷åñêîìó (ìàòåìàòè÷åñêîìó îæèäàíèþ) �
�0,022 ìÂ.
Îòîáðàííûå äàò÷èêè áûëè èñïûòàíû íà íàðàáîòêó
â òå÷åíèå 167 ÷ â ôîðñèðîâàííîì ðåæèìå ïðè òåìïå-
ðàòóðå +85°Ñ, ÷òî ñîîòâåòñòâîâàëî (ñ ó÷åòîì êîýô-
ôèöèåíòà óñêîðåíèÿ) íàðàáîòêå â íîðìàëüíûõ óñëî-
âèÿõ ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ 13000 ÷. Êðîìå òîãî, äàò-
÷èêè ïîäâåðãàëè âîçäåéñòâèþ ïåðåìåííîãî äàâëåíèÿ
ñ àìïëèòóäîé 85 êÏà è êîëè÷åñòâîì öèêëîâ 30 òû-
ñÿ÷. Ãèñòåðåçèñ ó ýòèõ îáðàçöîâ ñîñòàâèë 0,410,
0,380, 0,350 è 0,390 ìÂ. Óâåëè÷åíèå ãèñòåðåçèñà â
ñðåäíåì ñîñòàâèëî 0,405 ìÂ.
 äàëüíåéøåì ýòè îáðàçöû ïðîøëè íàðàáîòêó ïðî-
äîëæèòåëüíîñòüþ 80 ÷ ïðè òåìïåðàòóðå +125°Ñ, ÷òî,
ñ ó÷åòîì êîýôôèöèåíòà óñêîðåíèÿ, òàêæå ñîîòâåòñòâî-
âàëî 13000 ÷ â óñëîâèÿõ îáû÷íîé ýêñïëóàòàöèè. Äàò-
÷èêè òàêæå áûëè ïîäâåðãíóòû âîçäåéñòâèþ ïåðåìåí-
íîãî äàâëåíèÿ ñ àìïëèòóäîé 85 êÏà è êîëè÷åñòâîì
öèêëîâ 15 òûñÿ÷.  ýòîì ñëó÷àå ãèñòåðåçèñ âîçðîñ â
ñðåäíåì íà 0,2 ìÂ.
Äëÿ óòî÷íåíèÿ ïðè÷èí âîçíèêíîâåíèÿ ãèñòåðåçè-
ñà îïûòíûå îáðàçöû áûëè âûäåðæàíû ïðè òåìïåðà-
òóðå +200°Ñ â òå÷åíèå 20 ÷. Âåëè÷èíà òåìïåðàòóðíî-
ãî ãèñòåðåçèñà ïîñëå ýòîãî ñîñòàâèëà 0,06 ì (ñì.
òàáëèöó).
�0,125 �0,1 �0,075 �0,05 �0,025 0 0,025 0,05 Ã, ìÂ
Ðèñ. 3
n, øò.
25
20
15
10
5
0
Ïàðàìåòðû ïðîöåññà íàðà-
áîòêè
Í
à÷
àë
üí
àÿ
â
åë
è
÷
è
í
à
ãè
ñ-
òå
ð
åç
è
ñà
Ã
1,
ì
Â
Â
åë
è
÷
è
í
à
ãè
ñò
åð
åç
è
ñà
ï
î
-
ñë
å
í
àð
àá
î
òê
è
Ã
2,
ì
Â
Â
åë
è
÷
è
í
à
è
çì
åí
åí
è
ÿ
ã
è
ñ-
òå
ð
åç
è
ñà
∆
Ã
(
ï
ð
è
ð
î
ñò
)
ï
î
-
ñë
å
è
ñï
û
òà
í
è
é
,
ì
Â
Ïðîäîëæè-
òåëüíîñòü, ÷
Òåìïåðàòóðà,
°Ñ
Ï
ð
î
ä
î
ë
æ
è
òå
ë
üí
î
ñò
ü
í
à-
ð
àá
î
òê
è
â
ï
åð
åñ
÷
åò
å
í
à
í
î
ð
ì
àë
üí
û
å
ó
ñë
î
â
è
ÿ
,
÷
Ê
î
ë
è
÷
åñ
òâ
î
ö
è
ê
ë
î
â
â
î
ç-
ä
åé
ñò
â
è
ÿ
ï
åð
åì
åí
í
î
ãî
ä
àâ
ë
åí
è
ÿ
Íàðàáîòêà 1 –0,022 0,383 0,405 167 +85 13 000 30 000
Íàðàáîòêà 2 0,383 0,583 0,200 80 +125 13 000 15 000
Ñòàáèëèçàöèÿ 0,583 0,060 0,523 20 +200 — —
Èçìåíåíèå âåëè÷èíû ãèñòåðåçèñà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 2
57
ÄÀÒ×ÈÊÈ
Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü èçìåíåíèÿ òåìïåðà-
òóðíîãî ãèñòåðåçèñà ÈÈÒÏ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòà-
òû ìîãóò áûòü îïèñàíû óðàâíåíèåì
Ã(t)=a0+a1t+a2t2,
Ýòà ìîäåëü áûëà ïîëó÷åíà ìåòîäîì ïîëèíîìèàëü-
íîé ðåãðåññèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ. Íåîáõîäè-
ìî îòìåòèòü, ÷òî â ìîäåëè êîýôôèöèåíò à0 ÿâëÿåòñÿ
íà÷àëüíûì çíà÷åíèåì âåëè÷èíû òåìïåðàòóðíîãî ãèñ-
òåðåçèñà âûõîäíîãî ñèãíàëà ÈÈÒÏ, à êîýôôèöèåíò à1
ìîæíî ñ÷èòàòü ñðåäíåâçâåøåííîé ñêîðîñòüþ èçìåíå-
íèÿ òåìïåðàòóðíîãî ãèñòåðåçèñà ÈÈÒÏ ñî âðåìåíåì.
Ïîëó÷åííàÿ ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ïîçâîëÿåò îöå-
íèòü âåëè÷èíó ãèñòåðåçèñà âûõîäíîãî ñèãíàëà ñî
âðåìåíåì. Ñ ó÷åòîì êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ äàò÷èêà
íà îñíîâå åãî êàëèáðîâî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ìîæíî
îöåíèòü âðåìÿ, çà êîòîðîå ïðîÿâèòñÿ îòêàç äàò÷èêà.
Îòêàçàâøèì ìîæíî ñ÷èòàòü äàò÷èê, âåëè÷èíà òåìïå-
ðàòóðíîãî ãèñòåðåçèñà êîòîðîãî ïðåâûñèò 1/2 îò øè-
ðèíû ïîëÿ äîïóñêà íà êàëèáðîâî÷íóþ õàðàêòåðèñòè-
êó. Òàê, ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî â ðàññìàòðèâàåìîé
ïàðòèè äàò÷èêîâ ÷åðåç 5,5 òûñ. ÷àñîâ ìîæåò âîçíèê-
íóòü ïàðàìåòðè÷åñêèé îòêàç ó 10% èçäåëèé, à ÷åðåç
18 òûñ. ÷àñîâ ìîãóò îòêàçàòü âñå 100% äàò÷èêîâ.
 ðåçóëüòàòå èññëåäîâàíèé âïåðâûå óñòàíîâëåí
îäèí èç ìåõàíèçìîâ äåãðàäàöèè äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ,
ñâÿçàííûé ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðíîãî ãèñòåðå-
çèñà âûõîäíîãî ñèãíàëà. Ýòîò ìåõàíèçì ÿâëÿåòñÿ íàè-
áîëåå âåðîÿòíûì, ïîñêîëüêó äàò÷èêè, èçãîòîâëåííûå
íà áàçå ÌÝÌÑ, ðàáîòàþò â óñëîâèÿõ ïåðåìåííûõ
âîçäåéñòâèé ìåõàíè÷åñêèõ íàãðóçîê. Àíàëèç ðàçëè÷-
íûõ ïðèáîðîâ, ñîçäàííûõ íà áàçå ÌÝÌÑ, ïîêàçàë,
÷òî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ îíè ðàáîòàþò â ðåæèìå
ìàëûõ ýëåêòðè÷åñêèõ íàãðóçîê, à ïî ñâîåé ñòðóêòó-
ðå ÿâëÿþòñÿ àíàëîãîì èíòåãðàëüíîé ìèêðîñõåìû ñ
íèçêîé ñòåïåíüþ èíòåãðàöèè. Â òàêèõ óñëîâèÿõ èõ
ðåñóðñ ñîñòàâëÿë áû ñîòíè òûñÿ÷ ÷àñîâ [5], ñîãëàñ-
íî æå ïðîâåäåííûì èññëåäîâàíèÿì è ðàñ÷åòàì îí
îãðàíè÷èâàåòñÿ òûñÿ÷àìè ÷àñîâ.
Íà îñíîâàíèè ñêàçàííîãî âûøå áûëî ñäåëàíî
ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî äëÿ ñíèæåíèÿ âåëè÷èíû
òåìïåðàòóðíîãî ãèñòåðåçèñà âûõîäíîãî ñèãíàëà ÈÈÒÏ
íåîáõîäèìî óñòðàíèòü ïðè÷èíû âîçíèêíîâåíèÿ óïðó-
ãèõ ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé â èõ ñòðóêòóðàõ. Îï-
òèìèçàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ
äàò÷èêîâ (èçìåíåíèå òåõíîëîãèè ôîðìèðîâàíèÿ îò-
âåðñòèé â ñòåêëå, íà êîòîðîå êðåïèëàñü ìåìáðàíà)
ïîçâîëèëà ñíèçèòü âåëè÷èíó ãèñòåðåçèñà âûõîäíîãî
ñèãíàëà äàò÷èêîâ äî 0,01 ì ïðîòèâ 0,07 ì ïî áàçî-
âîé òåõíîëîãèè.
***
 ðåçóëüòàòå ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé âïåðâûå
óñòàíîâëåí îäèí èç ìåõàíèçìîâ äåãðàäàöèè è, êàê åå
ñëåäñòâèå, ìåõàíèçì âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçîâ ìèêðî-
ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ñòðóêòóð ÈÈÒÏ äàò÷èêîâ äàâ-
ëåíèÿ, ñâÿçàííûé ñ óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðíîãî ãè-
ñòåðåçèñà âûõîäíîãî ñèãíàëà. Òàêæå óñòàíîâëåíî, ÷òî
ïóòåì îïòèìèçàöèè ðÿäà òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
èçãîòîâëåíèÿ äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ ìîæíî äîáèòüñÿ êàê
ñíèæåíèÿ ñêîðîñòè óâåëè÷åíèÿ ãèñòåðåçèñà, òàê è
óìåíüøåíèÿ åãî âåëè÷èíû.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Àäàð÷èí Ñ. À., Êóæíåíêîâ À. Ñ. Èññëåäîâàíèå ïðî-
öåññîâ äåãðàäàöèè ìèêðîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ñòðóêòóð
// 1-ÿ Ðîñ. êîíô. ìîëîäûõ ó÷åíûõ ïî ìàòåìàòè÷åñêîìó
ìîäåëèðîâàíèþ.� Ì.: Èçä-âî ÌÃÒÓ èì. Í. Ý. Áàóìàíà,
2000.� Ñ. 138.
2. Àäàð÷èí Ñ. À., Êóæíåíêîâ À. Ñ. Èññëåäîâàíèå ïðî-
öåññîâ äåãðàäàöèè ìèêðîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ñòðóêòóð
äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ // 5-ÿ ìåæäóíàð. íàó÷.-òåõí. êîíô.
«Àêòóàëüíûå ïðîáëåìû ýëåêòðîííîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ
ÀÏÝÏ-2000».� Íîâîñèáèðñê, 2000.� Ò. 4. Ñ. 287.
3. Âàãàíîâ Â. È. Èíòåãðàëüíûå òåíçîïðåîáðàçîâàòå-
ëè.� Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1983.
4. Ìèëüâèäñêèé Ì. Ã., Îñâåíñêèé Â. Á. Ñòðóêòóðíûå
äåôåêòû â ïîëóïðîâîäíèêàõ.� Ì.: Ìåòàëëóðãèÿ, 1987.
5. Øàâûêèí Í. À., Ïåòðóõèí Á. Ï. Ìîäåëè ðàñ÷åòà
ïîêàçàòåëåé áåçîòêàçíîñòè íåêîòîðûõ âèäîâ äàò÷èêîâ è
âûõîäíûõ èñïîëíèòåëüíûõ óñòðîéñòâ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ
// Äàò÷èêè è ñèñòåìû.� 2001.� ¹ 9.� Ñ. 8�12.
âåëè÷èíà ãèñòåðåçèñà êàê ôóíêöèÿ âðåìå-
íè t;
êîýôôèöèåíòû ðåãðåññèè (à0=�0,022,
à1=3,904·10�5, à2= �6,065·10�10).
ãäå Ã(t) �
an �
ÏÐÎÁËÅÌÛ
ÌÀØÈÍÎÑÒÐÎÅÍÈß
È ÀÂÒÎÌÀÒÈÇÀÖÈÈ
ENGINEERING & AUTOMATION
ISSN 0234�6206 Æóðíàë ïóáëèêóåò ðåçóëüòàòû íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé è ïðàê-
òè÷åñêèõ ðàçðàáîòîê â Ðîññèè è çà ðóáåæîì ïî àêòóàëüíûì ïðî-
áëåìàì ìàøèíîñòðîåíèÿ, à òàêæå ìàòåðèàëû (îáçîðû, ñòàòüè, ñî-
îáùåíèÿ) î ïåðåäîâîì îïûòå, íîâûõ ìàòåðèàëàõ è ïðîãðåññèâíûõ
òåõíîëîãèÿõ, âêëþ÷àÿ ïðîáëåìû óïðàâëåíèÿ è àâòîìàòèçàöèè.
Öåíà ãîäîâîãî êîìïëåêòà 18 àì. äîë.
Öåíà îäíîãî íîìåðà 5 àì. äîë. ÍÄÑ 10%.
Ðàñõîäû íà ïåðåñûëêó � 30% îò ñòîèìîñòè æóðíàëà.
Áèáëèîòåêàì Ðîññèè è ñòðàí ÑÍÃ ïðåäîñòàâëÿåòñÿ ñêèäêà �
50% îò ñòîèìîñòè çàêàçà.
Çàêàçû íà æóðíàë ïðèíèìàþòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ðåäàêöèåé.
Ðîññèÿ, 101990, Ìîñêâà, Ëóáÿíñêèé ïðîåçä, 5, êîìí. 7,
Ìîñêîâñêèé ãîðîäñêîé öåíòð íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé èíôîðìàöèè
Òåë.: ( 095) 921 24 40 Ôàêñ: ( 095) 928 60 39
E-mail: MOSCNTI.RIR@g23.relcom.ru
Ìåæäóíàðîäíûé íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé æóðíàë,
ïåðèîäè÷íîñòü � 4 íîìåðà â ãîä.
Íà÷àëî èçäàíèÿ � 1982 ã.
Ãëàâíûé ðåäàêòîð àêàäåìèê ÐÀÍ Ê. Â. Ôðîëîâ.
Äëÿ íàó÷íûõ, èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèõ ðàáîòíè-
êîâ, àñïèðàíòîâ è ñòóäåíòîâ.
Çàðåãèñòðèðîâàí â ÂÀÊ ÐÔ.
|