Importanța senzorului de temperatură ridicată

În ultimii ani, tehnologia senzorului țării mele se dezvoltă rapid, iar domeniile sale de aplicare se extind și ele. Ca cel mai matur tip de tehnologie modernă de măsurare, noile tehnologii, materiale noi și noi procese apar constant în domeniul senzorilor de presiune.

Un senzor de presiune este un dispozitiv utilizat pentru a detecta semnalele de presiune și pentru a le transforma în semnale electrice în conformitate cu anumite reguli. Este utilizat pe scară largă în diverse câmpuri de producție, industriale și aerospațiale. Cu subdiviziunea câmpurilor de aplicare, măsurarea presiunii în medii la temperatură ridicată și medii dure, cum ar fi puțurile de ulei de temperatură ridicată și diverse cavități ale motorului devin din ce în ce mai importante, în timp ce materialele utilizate la senzorii de presiune obișnuiți depășesc o anumită temperatură (de exemplu, temperatura de funcționare a senzorilor de presiune de silicon difuzat este mai mică de 120 ° C). ° C) va eșua, ceea ce duce la eșecul de măsurare a presiunii. Prin urmare, senzorul de presiune la temperatură ridicată devine o direcție de cercetare foarte importantă.

Clasificarea temperaturii ridicatesenzori de presiune

Conform diferitelor materiale utilizate, senzorii de presiune la temperatură ridicată pot fi împărțiți în senzori de presiune la temperatură ridicată de la polisilicon (poli-si), senzori de presiune la temperaturi ridicate SIC, SOI (silicon pe izolator) senzori de presiune la temperaturi ridicate, SOS (silicon pe Sapphire) Silicon-Sapshire Senzors, Situația de Dezvoltare a Fibrei Optice, și alte tipuri diferite. Perspectivele senzorilor de presiune la temperatură înaltă SOI sunt foarte ideale. Următoarea introduce în principal senzorul de presiune la temperatură ridicat SOI.

SOI senzor de presiune la temperatură ridicată

Dezvoltarea senzorilor de presiune la temperatură înaltă SOI se bazează în principal pe creșterea materialelor SOI.Soi este siliciu pe izolator, care se referă în principal la materialul semiconductor format între stratul de substrat SI și stratul de strat superior Si cu SiO2 ca stratul de izolare. siliciu și îmbunătățește fiabilitatea dispozitivului. În plus, datorită caracteristicilor la temperaturi ridicate ale stratului de dispozitiv SOI, devine un material ideal pentru prepararea senzorilor de presiune la temperaturi înalte.

În prezent, senzorii de presiune la temperatură înaltă SOI au fost dezvoltați cu succes în străinătate, iar temperatura de lucru este de -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C SOI senzor de presiune la temperatură înaltă dezvoltat de Goodrich Advanced Sensor Technology Center din Statele Unite; Senzorul de presiune la temperatură înaltă SOI dezvoltat de Institutul LETI francez are, de asemenea, o temperatură de lucru de peste 400 ° C. Instituțiile de cercetare domestice sunt, de asemenea, active în mod activ cercetări asupra senzorilor de presiune la temperatură înaltă SOI, cum ar fi Universitatea Xi'an Jiaotong, Universitatea Tianjin și Universitatea Peking. În plus, Fatri Futri Futri Advanced Technology Research Institute of Fatri efectuează, de asemenea, lucrări de cercetare conexe, iar proiectul actual a intrat în etapa demonstrativă.

Principiul de lucru al SOI senzor de presiune la temperatură ridicată

În principiu, senzorul de presiune de înaltă temperatură SOI utilizează în principal efectul piezoresistiv al siliconului cu un singur cristal. Când o forță acționează asupra cristalului de siliciu, rețeaua cristalului este deformată, ceea ce, la rândul său, duce la o schimbare a mobilității transportatorilor, rezultând o modificare a rezistenței la o direcție specifică a cristalei. formează o punte de piatră de grâu, așa cum se arată în figura 2 (a); O cavitate din spate de presiune este gravată pe stratul de substrat SOI pentru a forma o structură sensibilă la presiune.

Figura 2 (a) Podul Wheatstone

Când structura sensibilă la presiune este supusă presiunii aerului, rezistența se modifică piezoresistor, ceea ce la rândul său determină schimbarea tensiunii de ieșire, iar valoarea de presiune este măsurată prin relația dintre valoarea tensiunii de ieșire și valoarea de rezistență a piezoresistorului.

Proces de fabricare a SOI senzor de presiune la temperatură ridicată

Procesul de preparare a senzorului de presiune la temperatură ridicată SOI implică mai multe procese MEMS. Unele etape cheie sunt introduse pe scurt aici pentru a înțelege procesul senzorului, incluzând în principal pregătirea piezoresistor, prepararea plumbului metalic, prepararea filmului sensibil la presiune și ambalajul camerei de presiune.

Cheia pregătirii variatoarelor constă în controlul concentrației de dopaj și optimizarea procesului ulterior de modelare a gravurii; Stratul de plumb metalic servește în principal ca conexiune a podului Wheatstone; Pregătirea filmului sensibil la presiune se bazează în principal pe procesul de gravare profundă a siliciului; Ambalajul cavității variază de obicei în funcție de aplicarea senzorului de presiune,

Deoarece senzorii actuali de presiune la temperaturi înalte nu pot satisface cerințele de măsurare a presiunii din medii dure speciale, cum ar fi puțurile de ulei de temperatură ridicată și motoarele aero-motor, cercetările viitoare asupra senzorilor de presiune la temperaturi ridicate au devenit inevitabile. Cercetările viitoare asupra senzorilor de presiune la temperaturi ridicate SOI ar trebui să se concentreze pe rezolvarea stabilității pe termen lung și a problemelor de auto-încălzire a senzorilor în medii dure de temperatură ridicată și îmbunătățirea exactității senzorilor de presiune. aspect.

Desigur, apariția erei inteligente necesită, de asemenea, senzori de presiune la temperatură înaltă SOI, combinați cu alte tehnologii multidisciplinare pentru a aduce funcții mai inteligente, cum ar fi auto compensare, auto-calibrare și depozitarea informațiilor la senzor, pentru a finaliza mai bine misiunea de a sesiza presiunea de mediu complexă la nivel de temperatură. .