В останні роки технологія датчиків моєї країни швидко розвивається, а поля її застосування також розширюються. Як найбільш зрілий тип сучасної технології вимірювання, нові технології, нові матеріали та нові процеси постійно з'являються в галузі датчиків тиску.
Датчик тиску - це пристрій, який використовується для виявлення сигналів тиску та перетворення їх у електричні сигнали відповідно до певних правил. Він широко використовується в різних виробничих, промислових та аерокосмічних полях. З підрозділом полів застосування, вимірюванням тиску у високотемпературних та суворих середовищах, таких як високотемпературна масляна свердловина та порожнини двигуна, стає все більш важливим, тоді як матеріали, що застосовуються при звичайних датчиках тиску, перевищують певну температуру (наприклад, робоча температура розповсюджених силіконових датчиків, що знаходяться нижня температура, ніж 120, ніж 120. ° C) вийде з ладу, що призведе до відмови вимірювання тиску. Тому датчик високої температури стає дуже важливим напрямком досліджень.
Класифікація датчиків високого температури
Відповідно до різних використовуваних матеріалів, високотемпературні датчики тиску можна розділити на датчики тиску високої температури полісилікону (Poly-Si), датчики високої температури SIC, SOI (кремнію на ізоляторі) високотемпературних датчиків, SOS (кремнію на сапфірі) і ін. Статус та перспективи датчиків тиску високої температури SOI дуже ідеальні. Наступне в основному вводить датчик високого температури SOI.
Датчик високої температури SOI
Розробка високотемпературних датчиків тиску SOI в основному покладається на зростання матеріалів SOI. SOI-кремнію на ізоляторі, який в основному відноситься до напівпровідникового матеріалу, утвореного між шаром пристрою Si верхнього шару з SiO2 як ізоляційним шаром. Спеціальна структура SOI, що забезпечує ізоляцію між шаром пристрою та шаром субстратів, укладення шару, що працює на підкладці, і шаром субстратів, шаром стратстратів, шаром стратстратів, шаром Substrate, шаром Substrate, шаром стратстратів, шаром Substrate, шаром стратстратів, шаром Substrate, шаром стратстратів, шаром Substrate, шаром стратстратів, шаром Substrate, шаром стратстратів, вилітне шарі покращує надійність пристрою. У додаванні через високотемпературні характеристики шару пристрою SOI, він стає ідеальним матеріалом для підготовки високотемпературних датчиків тиску.
В даний час високотемпературні датчики тиску SOI були успішно розроблені за кордоном, а робоча температура становить -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C високотемпературного датчика тиску SOI, розробленого в США в США; Високотемпературний датчик тиску SOI, розроблений Французьким інститутом Леті, також має робочу температуру понад 400 ° С. Доместичні науково-дослідні інститути також активно проводять дослідження з високотемпературних датчиків тиску SOI, таких як університет Сіан Цзяотонг, університет Тяньцзінь та Пекінський університет. Крім того, ФАТРІ майбутній інститут наукових досліджень FATRI також проводить пов'язані з ними науково -дослідні роботи, а поточний проект увійшов на етап демонстрації.
Принцип роботи датчика високого температури SOI
В принципі датчик високого температурного тиску SOI в основному використовує п’єзорезистичний ефект монокристалічного кремнію. Коли силою діє на кристал кремнію, решітка кристала деформована, що, в свою чергу утворювати пшеничний міст, як показано на малюнку 2 (а); Порожнину тиску вкладається на шар субстрату SOI, щоб утворити структуру, чутливу до тиску.
Малюнок 2 (а) міст Пшеничний камінь
Коли структура, чутлива до тиску, піддається тиску повітря, опір п'єзоресістора змінюється, що, в свою чергу, призводить до зміни вихідної напруги, а значення тиску вимірюється за допомогою взаємозв'язку між значенням вихідної напруги та значенням опору п'єзореситтора.
Процес виготовлення датчика високого температури SOI
Процес підготовки датчика тиску SOI високотемпературного тиску передбачає кілька процесів MEMS. Тут коротко введено деякі ключові кроки, щоб зрозуміти процес датчика, в основному, включаючи підготовку п'єзоресістора, підготовку металевих свинцю, підготовку до плівки, чутливого до тиску та упаковку камери тиску.
Ключовим фактором для підготовки варістерів полягає в контролі концентрації допінгу та оптимізації подальшого процесу формування травлення; Металевий свинцевий шар в основному служить з'єднанням пшеничного мосту; Підготовка чутливої до тиску плівки в основному покладається на процес травлення глибокого кремнію; Упаковка порожнини зазвичай змінюється залежно від застосування датчика тиску,
Оскільки нинішні комерціалізовані високотемпературні датчики тиску не можуть добре відповідати вимогам вимірювання тиску спеціальних суворих середовищ, таких як високотемпературні масляні свердловини та аеромобільні машини, майбутні дослідження високотемпературних датчиків тиску стали неминучими. Далі до його спеціальної структури та високотемпературних характеристик, SOI-матеріали стали ідеальними матеріалами для високотемпературних датчиків тиску. Майбутні дослідження високотемпературних датчиків тиску SOI повинні зосередитись на вирішенні довготривалої стабільності та спритних проблем датчиків у високотемпературних суворих середовищах та підвищенні точності датчиків тиску. аспект.
Звичайно, поява інтелектуальної епохи також вимагає SOI високотемпературних датчиків тиску в поєднанні з іншими мультидисциплінарними технологіями, щоб принести більш розумні функції, такі як самокомпенсація, самокалібрування та зберігання інформації до датчика, щоб краще виконати місію зондування складного високотемпературного тиску на навколишнє середовище. .
Час посади: лютого-13-2023