В последние годы сенсорная технология моей страны быстро развивается, и ее области применения также расширяются. Как самый зрелый тип современной технологии измерения, новые технологии, новые материалы и новые процессы постоянно появляются в области датчиков давления.
Датчик давления - это устройство, используемое для обнаружения сигналов давления, и преобразования их в электрические сигналы в соответствии с определенными правилами. Он широко используется в различных производственных, промышленных и аэрокосмических областях. С подразделением полей применения измерение давления в высокотемпературных и суровых средах, таких как высокотемпературные масляные скважины и различные полости двигателя, становится все более важным, в то время как материалы, используемые в обычных датчиках давления, превышают определенную температуру (например, рабочая температура дифференцированного давления давления в течение 120). ° C) потерпит неудачу, что приведет к разрушению измерения давления. Следовательно, датчик высокого температуры давления становится очень важным направлением исследования.
Классификация высокой температурыдатчики давления
Согласно различным используемым материалам, датчики высокого уровня давления высокой температурной датчики можно разделить на датчики высокого уровня давления в полисиликоне (Poly-SI), датчики высокого уровня давления SIC, SOI (кремний на изолятор) датчики давления с высоким уровнем давления SOS (Силикон на сапфире). Датчики давления в различных типах, из-за того, что в других сенсоре, отзывчивые типовые давления в стиле. и перспективы высокотемпературных датчиков давления SOI очень идеальны. Следующее в основном вводит датчик высокого температуры SOI.
SOI высокотемпературного датчика
Развитие высокотемпературных датчиков давления SOI в основном зависит от роста материалов SOI. Soi является кремниевым на изоляторе, который в основном относится к полупроводниковому материалу, образующемуся между слоем субстрата Si и слоем верхнего слоя Si с помощью SiO2 в качестве слоя изоляции. кремний, и повышает надежность устройства. В добавлении из-за высокотемпературных характеристик слоя устройства SOI он становится идеальным материалом для подготовки высокотемпературных датчиков давления.
В настоящее время датчики высокотемпературного давления SOI были успешно разработаны за границей, а рабочая температура составляет -55 ~ 480 ° C; датчик высокотемпературного датчика SOI -55 ~ 500 ° C, разработанный Центром технологического датчика Goodrich Advanced в Соединенных Штатах; Датчик высокотемпературного давления SOI, разработанный Французским институтом Лети, также имеет рабочую температуру более 400 ° C. Homestic Исследовательские институты также активно проводят исследования в области высокотемпературных датчиков SOI, таких как Университет Xi'an Jiaotong, Университет Тяньцзин и Университет Пекинга. Кроме того, Институт Fatri Future Advanced Technology Research of Fatri также выполняет соответствующую исследовательскую работу, и текущий проект вступил в демонстрационный этап.
Принцип работы датчика высокого температуры SOI
В принципе, датчик высокотемпературного давления SOI в основном использует пьезорезистивный эффект монокристаллического кремния. Когда сила действует на кристалл кремния, решетка кристалла деформируется, что, в свою очередь, приводит к изменению мобильности носителей, что приводит к изменению в удельном удельном кристале. сформировать мост Wheatstone, как показано на рисунке 2 (а); Половая полость под давлением запечатлена на подложке SOI, образуя чувствительную к давлению структуру.
Рисунок 2 (а) Мост Wheatstone
Когда чувствительная к давлению структура подвергается давлению воздуха, сопротивление изменений пьезорезистора, что, в свою очередь, приводит к изменению VOUT выходного напряжения, а значение давления измеряется посредством взаимосвязи между значением выходного напряжения и значением сопротивления пьезорезистора.
Процесс изготовления датчика высокого температуры SOI
Процесс подготовки датчика давления высокого уровня SOI включает в себя несколько процессов MEMS. Некоторые ключевые шаги кратко представлены здесь, чтобы понять процесс датчика, в основном включая пьезорезисторную подготовку, подготовку к свинцам металла, чувствительное к давлению пленку и упаковку камеры давления.
Ключ к приготовлению вариантов заключается в контроле допинговой концентрации и оптимизации последующего процесса литья травления; Металлический проводник в основном служит соединением моста Уитстоун; Приготовление чувствительной к давлению пленки в основном опирается на глубокий процесс травления кремния; Упаковка полости обычно варьируется в зависимости от применения датчика давления,
Поскольку текущие коммерциализированные датчики высокого уровня давления не могут хорошо соответствовать требованиям измерения давления в специальных суровых средах, таких как высокотемпературные масляные скважины и аэро-инжинины, будущие исследования высокотемпературных датчиков стали неизбежными. В ее специальной структуре и высоких температурных характеристиках материалы SOI стали идеальными материалами для датчиков высокого уровня давления. Будущие исследования высокотемпературных датчиков давления SOI должны быть сосредоточены на решении долгосрочной стабильности и самого нагревания проблем датчиков в высокотемпературных суровых средах и повышении точности датчиков давления. аспект
Конечно, появление интеллектуальной эпохи также требует, чтобы датчики высокого уровня давления SOI в сочетании с другими междисциплинарными технологиями для обеспечения более интеллектуальных функций, таких как самокомпенсация, самостоятельное экологическое давление и хранение информации. Полем
Пост времени: MAR-03-2023