En els darrers anys, la tecnologia del sensor del meu país es desenvolupa ràpidament i els seus camps d’aplicació també s’estan expandint. Com a tipus més madur de tecnologia de mesurament moderna, les noves tecnologies, els nous materials i els nous processos es produeixen constantment en el camp dels sensors de pressió.
Un sensor de pressió és un dispositiu utilitzat per detectar senyals de pressió i convertir -los en senyals elèctrics segons determinades regles. S’utilitza àmpliament en diversos camps de producció, industrial i aeroespacial. Amb la subdivisió dels camps d’aplicació, la mesura de la pressió en entorns d’alta temperatura i durs com ara pous d’oli d’alta temperatura i diverses cavitats del motor és cada cop més important, mentre que els materials utilitzats en sensors de pressió ordinaris superen una certa temperatura (per exemple, la temperatura de treball dels sensors de pressió de silicon difosos és inferior a 120 ° C). ° C) fallarà, donant lloc a una fallada de mesurament de la pressió. Per tant, el sensor de pressió d’alta temperatura es converteix en una direcció de recerca molt important.
Classificació de la temperatura altaSensors de pressió
Segons els diferents materials que s’utilitzen, els sensors de pressió d’alta temperatura es poden dividir en sensors de pressió d’alta temperatura de polisílic (poli-si), SOS Sensors de pressió d’alta temperatura, SOI (silici en aïllant) Sensors de pressió a temperatura d’alta temperatura, SOS (silici a Sapphire) Silicon-Sapphire Sensors de pressió, sensors de pressió de fibra òptica d’alta temperatura i altres tipus diferents. L’estat de la investigació i les perspectives dels sensors de pressió d’alta temperatura SOI són molt ideals. A continuació, introdueix principalment el sensor de pressió de temperatura alta SOI.
Sensor de pressió de alta temperatura SOI
El desenvolupament de sensors de pressió d’alta temperatura SOI es basa principalment en l’augment de materials SOI.SOI és silici a l’aïllant, que es refereix principalment al material semiconductor format entre la capa de substrat SI i la capa de dispositiu SI Top El silici a granel i millora la fiabilitat del dispositiu. A més, a causa de les característiques d’alta temperatura de la capa de dispositiu SOI, es converteix en un material ideal per preparar sensors de pressió d’alta temperatura.
Actualment, els sensors de pressió d’alta temperatura SOI s’han desenvolupat amb èxit a l’estranger i la temperatura de treball és de -55 ~ 480 ° C; el sensor de pressió de temperatura d’alta temperatura de SOI -55 ~ 500 ° C desenvolupat pel Centre de Tecnologia de Sensor Advanced Goodrich als Estats Units; El sensor de pressió a alta temperatura SOI desenvolupat per l’Institut LETI francès també té una temperatura de treball de més de 400 ° C. Les institucions de recerca domèstiques també estan realitzant investigacions activament sobre sensors de pressió a alta temperatura SOI, com la Universitat Xi’an Jiaotong, la Universitat Tianjin i la Universitat Pequín. A més, el FATRI Future Advanced Technology Research Institute de FATRI també està duent a terme treballs de recerca relacionats i el projecte actual ha entrat a la fase de demostració.
Principi de treball del sensor de pressió de temperatura alta SOI
En principi, el sensor de pressió de temperatura d’alta temperatura SOI utilitza principalment l’efecte piezoresistiu del silici de cristall únic. Quan una força actua sobre el cristall de silici, la gelosia del cristall es deforma, que en el torn condueix a un canvi en la mobilitat dels portadors, donant lloc a un canvi en la resistivitat del cristall de silicó. Capa del dispositiu superior SOI per formar un pont de Wheatstone, tal com es mostra a la figura 2 (a); Una cavitat posterior a la pressió es grava a la capa del substrat SOI per formar una estructura sensible a la pressió.
Figura 2 (a) Pont de Wheatstone
Quan l'estructura sensible a la pressió està sotmesa a la pressió de l'aire, canvia la resistència del piezoresistor, que al seu torn fa que el Vout de la tensió de sortida canviï, i el valor de pressió es mesura mitjançant la relació entre el valor de tensió de sortida i el valor de resistència del piezoresistor.
Procés de fabricació del sensor de pressió de alta temperatura SOI
El procés de preparació del sensor de pressió a alta temperatura SOI implica múltiples processos MEMS. Alguns passos clau s’introdueixen breument aquí per comprendre el procés del sensor, inclosos principalment la preparació de piezoresistors, la preparació de plom metàl·lica, la preparació de pel·lícules sensibles a la pressió i els envasos de la cambra de pressió.
La clau per a la preparació dels varistors rau en el control de la concentració de dopatge i l’optimització del posterior procés de modelat de gravat; La capa de plom metàl·lica serveix principalment de connexió del pont de Wheatstone; La preparació de la pel·lícula sensible a la pressió es basa principalment en el procés de gravat profund de silici; L’embalatge de la cavitat sol varia segons l’aplicació del sensor de pressió,
Atès que els actuals sensors de pressió a alta temperatura comercialitzats no poden complir bé els requisits de mesurament de la pressió d’ambients especials durs, com ara pous d’oli d’alta temperatura i motor aerocal, les futures investigacions sobre sensors de pressió a alta temperatura s’han convertit en inevitables. A la seva estructura especial i a les característiques d’alta temperatura, els materials SOI s’han convertit en materials ideals per a sensors de pressió a alta temperatura. Les futures investigacions sobre els sensors de pressió a alta temperatura SOI s’han de centrar en la resolució d’estabilitat a llarg termini i problemes d’autoescalfament dels sensors en ambients durs d’alta temperatura i millorar la precisió dels sensors de pressió. aspecte.
Per descomptat, l’arribada de l’època intel·ligent també requereix sensors de pressió a alta temperatura SOI combinats amb altres tecnologies multidisciplinàries per aportar funcions més intel·ligents com l’autocompensació, l’autocalibració i l’emmagatzematge d’informació al sensor, per tal de completar millor la missió de sensibilitzar la pressió ambiental d’alta temperatura complexa. .
Post Horari: 03 de març de 2013