Kepentingan sensor suhu tinggi

Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, teknologi sensor negara saya berkembang pesat, dan bidang aplikasinya juga berkembang. Sebagai jenis teknologi pengukuran moden yang paling matang, teknologi baru, bahan baru dan proses baru sentiasa muncul dalam bidang sensor tekanan.

Sensor tekanan adalah peranti yang digunakan untuk mengesan isyarat tekanan dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik mengikut peraturan tertentu. Ia digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang pengeluaran, perindustrian dan aeroangkasa. Dengan bahagian-bahagian medan aplikasi, pengukuran tekanan dalam suhu tinggi dan persekitaran yang keras seperti sumur minyak suhu tinggi dan pelbagai rongga enjin menjadi lebih penting, sementara bahan-bahan yang digunakan dalam sensor tekanan biasa melebihi suhu tertentu. ° C) akan gagal, mengakibatkan kegagalan pengukuran tekanan. Oleh itu, sensor tekanan suhu tinggi menjadi arah penyelidikan yang sangat penting.

Klasifikasi sensor tekanan suhu tinggi

Menurut bahan-bahan yang berbeza yang digunakan, sensor tekanan suhu tinggi boleh dibahagikan kepada sensor tekanan suhu tinggi polysilicon (poly-Si), SOS, SOSSSORS. Status penyelidikan dan prospek sensor tekanan suhu tinggi SOI sangat ideal. Berikut terutamanya memperkenalkan sensor tekanan suhu tinggi SOI.

Sensor tekanan suhu tinggi SOI

Perkembangan sensor tekanan suhu tinggi SOI terutamanya bergantung pada kebangkitan bahan-bahan soi. dan meningkatkan kebolehpercayaan peranti. Selain itu, disebabkan oleh ciri-ciri suhu tinggi lapisan peranti SOI, ia menjadi bahan yang ideal untuk menyediakan sensor tekanan suhu tinggi.

Pada masa ini, sensor tekanan suhu tinggi SOI telah berjaya dibangunkan di luar negara, dan suhu kerja adalah -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C SOI sensor tekanan suhu tinggi yang dibangunkan oleh Goodrich Advanced Technology Centre di Amerika Syarikat; Sensor tekanan suhu tinggi SOI yang dibangunkan oleh Institut Leti Perancis juga mempunyai suhu kerja lebih daripada 400 ° C. Institusi penyelidikan domestik juga secara aktif menjalankan penyelidikan mengenai sensor tekanan suhu tinggi SOI, seperti Universiti Xi'an Jiaoto, Tianjin University, dan Universiti Peking. Di samping itu, Institut Penyelidikan Teknologi Lanjutan FATRI FATRI juga menjalankan kerja penyelidikan yang berkaitan, dan projek semasa telah memasuki peringkat demonstrasi.

Prinsip kerja sensor tekanan suhu tinggi SOI

Pada dasarnya, sensor tekanan suhu tinggi SOI terutamanya menggunakan kesan piezoresistif silikon kristal tunggal. Apabila daya bertindak pada kristal silikon, kekisi kristal cacat, yang seterusnya membawa kepada perubahan dalam mobiliti pembawa, yang mengakibatkan perubahan pada silikon. lapisan untuk membentuk jambatan wheatstone seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 (a); Rongga belakang tekanan terukir pada lapisan substrat SOI untuk membentuk struktur sensitif tekanan.

Rajah 2 (a) Jambatan Wheatstone

Apabila struktur sensitif tekanan tertakluk kepada tekanan udara, rintangan perubahan piezoresistor, yang seterusnya menyebabkan voltan output VOUT berubah, dan nilai tekanan diukur melalui hubungan antara nilai voltan output dan nilai rintangan piezoresistor.

Proses fabrikasi sensor tekanan suhu tinggi SOI

Proses penyediaan sensor tekanan suhu tinggi SOI melibatkan pelbagai proses MEMS. Beberapa langkah utama diperkenalkan secara ringkas di sini untuk memahami proses sensor, terutamanya termasuk penyediaan piezoresistor, penyediaan plumbum logam, penyediaan filem sensitif tekanan, dan pembungkusan ruang tekanan.

Kunci penyediaan varigor terletak pada kawalan kepekatan doping dan pengoptimuman proses pengacuan etsa berikutnya; Lapisan plumbum logam terutamanya berfungsi sebagai sambungan jambatan Wheatstone; Penyediaan filem sensitif tekanan terutamanya bergantung pada proses etsa silikon yang mendalam; Pembungkusan rongga biasanya berbeza -beza bergantung kepada penggunaan sensor tekanan,

Memandangkan sensor tekanan suhu tinggi yang dikomersialkan tidak dapat memenuhi keperluan pengukuran tekanan persekitaran yang kasar khas seperti telaga minyak suhu tinggi dan enjin aero, penyelidikan masa depan terhadap sensor tekanan suhu tinggi telah menjadi tidak dapat dielakkan. Penyelidikan masa depan mengenai sensor tekanan suhu tinggi SOI harus memberi tumpuan kepada menyelesaikan kestabilan jangka panjang dan masalah pemanasan diri sensor dalam persekitaran yang keras suhu tinggi dan meningkatkan ketepatan sensor tekanan. aspek.

Sudah tentu, kedatangan era pintar juga memerlukan sensor tekanan suhu tinggi SOI yang digabungkan dengan teknologi multidisiplin yang lain untuk membawa lebih banyak fungsi pintar seperti pampasan diri, penentukuran diri, dan penyimpanan maklumat kepada sensor, untuk menyelesaikan misi tekanan alam sekitar suhu tinggi yang kompleks. .