W ostatnich latach technologia czujników w moim kraju rozwija się szybko, a jej pola aplikacji również się rozwijają. Jako najbardziej dojrzały rodzaj nowoczesnej technologii pomiarowej, nowe technologie, nowe materiały i nowe procesy stale pojawiają się w dziedzinie czujników ciśnienia.
Czujnik ciśnienia to urządzenie używane do wykrywania sygnałów ciśnienia i przekształcania ich w sygnały elektryczne zgodnie z pewnymi regułami. Jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach produkcyjnych, przemysłowych i lotniczych. W podziale pól zastosowań, pomiar ciśnienia w wysokiej temperaturze i trudnych środowiskach, takich jak studnie o wysokiej temperaturze i różne jamie silnika stają się coraz ważniejsze, podczas gdy materiały stosowane w zwykłych czujnikach ciśnienia przekraczają pewną temperaturę (na przykład, temperatura robocza rozproszonych silikonu jest niższa niż 120 ° C). ° C) zawiedzie, co powoduje awarię pomiaru ciśnienia. Dlatego czujnik ciśnienia wysokiej temperatury staje się bardzo ważnym kierunkiem badań.
Klasyfikacja wysokiej temperaturyczujniki ciśnienia
Zgodnie z różnymi zastosowanymi materiałami czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze można podzielić na polisilikon (poli-Si) czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze, czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze SIC, czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze SOI (krzem na izolatorze) czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze. SOS (krzemion na Sapphire). Perspektywy czujników ciśnienia w wysokiej temperaturze SOI są bardzo idealne. Poniżej przedstawiono głównie czujnik ciśnienia wysokiej temperatury SOI.
SOI Wysokiej temperatury czujnik ciśnienia
Rozwój czujników ciśnienia o wysokiej temperaturze SOI opiera się głównie na powstaniu materiałów SOI. SOI jest krzem na izolatorze, który głównie odnosi się do materiału półprzewodnikowego utworzonego między warstwą podłoża SI, a warstwą SI Głównej warstwy z SiO2 jako specjalna struktura SOI umożliwia izolację między warstwą urządzenia a warstwą substratu, wyeliminuje działanie Gate Gate w warstwie SiO2. Specjalna struktura SOI. urządzenia. Dodanie, ze względu na charakterystykę wysokiej temperatury warstwy urządzenia SOI, staje się idealnym materiałem do przygotowywania czujników ciśnienia o wysokiej temperaturze.
Obecnie czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze SOI zostały z powodzeniem opracowane za granicą, a temperatura robocza wynosi -55 ~ 480 ° C; czujnik ciśnienia o wysokiej temperaturze -55 ~ 500 ° C opracowany przez Centrum Technologii Sensorów Zjednoczonych Goodrich w Stanach Zjednoczonych; Czujnik ciśnienia w wysokiej temperaturze SOI opracowany przez francuski Instytut Leti ma również temperaturę roboczą ponad 400 ° C. bezskutowe instytucje badawcze również aktywnie przeprowadzają badania nad czujnikami ciśnienia w wysokiej temperaturze SOI, takich jak Xi'an Jiaotong University, Tianjin University i University University. Ponadto Fatri Future Advanced Technology Research Institute of Fatri przeprowadza również powiązane prace badawcze, a obecny projekt wszedł na etap demonstracji.
Zasada pracy czujnika ciśnienia wysokiej temperatury SOI
Zasadniczo czujnik ciśnienia wysokiej temperatury SOI wykorzystuje głównie piezorezistyczny efekt pojedynczego kryształu krzemu. Gdy siła działa na kryształ krzemowy, kryształ kryształu jest zdeformowany, co z kolei prowadzi do zmiany w kierunku mobilności nośników do u góry nośników do u góry nośników do góry na górę do góry na górę do góry na u góry. utworzyć most pszeniczny, jak pokazano na ryc. 2 (a); Wnęka do tyłu naciska na warstwie podłoża SOI w celu utworzenia struktury wrażliwej na ciśnienie.
Rysunek 2 (a) Most pszenicy
Gdy struktura wrażliwa na ciśnienie jest poddawana ciśnieniu powietrza, odporność na piezorezystor zmienia się, co z kolei powoduje zmianę napięcia wyjściowego, a wartość ciśnienia jest mierzona poprzez związek między wartością napięcia wyjściowego a wartością rezystancyjną piezorezystor.
Proces wytwarzania czujnika ciśnienia wysokiej temperatury SOI
Proces przygotowania czujnika ciśnienia w wysokiej temperaturze SOI obejmuje wiele procesów MEMS. Wprowadzono tutaj kilka kluczowych kroków, aby zrozumieć proces czujnika, w tym głównie przygotowanie piezorezystorowe, preparat ołowiu metalowego, preparat filmu wrażliwy na ciśnienie i opakowanie komory ciśnieniowej.
Kluczem do przygotowania varystorów jest kontrola stężenia domieszkowania i optymalizację późniejszego procesu formowania trawienia; Metalowa warstwa ołowiu służy głównie jako połączenie mostu Wheatstone; Przygotowanie filmu wrażliwego na ciśnienie polega głównie na głębokim procesie trawienia krzemu; Opakowanie wnęki zwykle różni się w zależności od zastosowania czujnika ciśnienia,
Ponieważ obecne skomercjalizowane czujniki ciśnienia o wysokiej temperaturze nie mogą dobrze spełniać wymagań pomiaru ciśnienia w specjalnych trudnych środowiskach, takich jak studnie olejowe w wysokiej temperaturze i aero-silniki, przyszłe badania czujników ciśnienia o wysokiej temperaturze stały się nieuniknione. Przyszłe badania nad czujnikami ciśnienia w wysokiej temperaturze SOI powinny koncentrować się na rozwiązywaniu długoterminowych stabilności i problemów związanych z samodawnością czujników w trudnych środowiskach o wysokiej temperaturze i poprawie dokładności czujników ciśnienia. aspekt.
Oczywiście nadejście ery inteligentnej wymaga również czujników ciśnienia o wysokiej temperaturze SOI w połączeniu z innymi wielodyscyplinarnymi technologiami w celu uzyskania bardziej inteligentnych funkcji, takich jak samokompensacja, samokalibracja i przechowywanie informacji do czujnika, aby lepiej ukończyć misję złożonego o wysokim temperaturze. .
Czas po: Mar-03-2023