I de senere år udvikler mit lands sensorteknologi sig hurtigt, og dens applikationsfelter udvides også. Som den mest modne type moderne målingsteknologi dukker nye teknologier, nye materialer og nye processer konstant op inden for tryksensorer.
En tryksensor er en enhed, der bruges til at detektere tryksignaler og omdanne dem til elektriske signaler i henhold til visse regler. Det er vidt brugt i forskellige produktions-, industrielle og rumfartsfelter. Med underinddelingen af påføringsfelter er trykmåling i højtemperatur og barske miljøer, såsom høje temperaturoliebrønde, og forskellige motorhulrum bliver mere og vigtigere, mens materialerne, der bruges i almindelige trykføler, overstiger en bestemt temperatur (for eksempel arbejdstemperaturen for diffuseret silicontryksensor er lavere 120 ° C). ° C) vil mislykkes, hvilket resulterer i trykmålingssvigt. Derfor bliver tryksensoren med høj temperaturstryk en meget vigtig forskningsretning.
Klassificering af tryksensorer med høj temperatur
I henhold til de forskellige anvendte materialer kan tryksensorer med høj temperatur opdeles i polysilicium (poly-Si) højtemperaturtryksensorer, SIC-højtemperaturtryksensorer, soi (silicium på isolator) højtemperaturtryksensorer, SOS (silicon på sapphire) silicon-sapphire trykføler, optisk fiberhøjtemperatur Sensorer, SOS (SOMS (silicon på sapphire) silicon-sapphire trykføler, optisk fiberfiberhøjtemperatur Sensorer og andre forskellige typer. Forskningsstatus og udsigter til SOI-højtemperaturtryksensorer er meget ideelle. Følgende introducerer hovedsageligt SOI -trykføleren med høj temperatur.
SOI høj temperaturtryksensor
Udviklingen af SOI-højtemperaturtryksensorer er hovedsageligt afhængig af stigningen af SOI-materialer. Soi er silicium på isolator, der hovedsageligt henviser til halvledermaterialet dannet mellem Si-underlagslaget Forbedrer pålideligheden af enheden. Tilsætning på grund af de høje temperaturegenskaber ved SOI-enhedslaget bliver det et ideelt materiale til fremstilling af tryksensorer med høj temperatur.
På nuværende tidspunkt er SOI høj -temperaturtryksensorer med succes udviklet i udlandet, og arbejdstemperaturen er -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C SOI høj -temperaturtryksensor udviklet af Goodrich Advanced Sensor Technology Center i USA; SOI-højtemperaturtryksensoren udviklet af det franske Leti-institut har også en arbejdstemperatur på mere end 400 ° C.Domestic Research Institutions udfører også aktivt forskning på SOI-højtemperaturtryksensorer, såsom Xi'an Jiaotong University, Tianjin University og Peking University. Derudover udfører FATRI Future Advanced Technology Research Institute of Fatri også relateret forskningsarbejde, og det aktuelle projekt er kommet ind i demonstrationsstadiet.
Arbejdsprincip for SOI høj temperaturtryksensor
I princippet anvender SOI høj temperaturtryksensor hovedsageligt den piezoresistive virkning af enkelt krystalsilicium. Når en kraft virker på siliciumkrystallen, er gitteret i krystallen deformeret, hvilket igen fører til en ændring i bærerne af bærerne, hvilket resulterer i en ændring i den silicon krystal. SOI top enhedslag til dannelse af en hvedestenbro som vist i figur 2 (a); Et trykbaghulrum ætses på SOI -substratlaget for at danne en trykfølsom struktur.
Figur 2 (a) Wheatstone Bridge
Når den trykfølsomme struktur udsættes for lufttrykket, ændres modstanden for piezoresistor, hvilket igen får udgangsspændingen til at ændre sig, og trykværdien måles gennem forholdet mellem udgangsspændingsværdien og modstandsværdien for piezoresistor.
Fremstillingsproces af SOI høj temperaturtryksensor
Forberedelsesprocessen for SOI-højtemperaturtryksensor involverer flere MEMS-processer. Nogle centrale trin introduceres kort her for at forstå processen med sensoren, hovedsageligt inklusive piezoresistorforberedelse, metalforberedelsesforberedelse, trykfølsom filmforberedelse og trykkammeremballage.
Nøglen til fremstilling af varistorer ligger i kontrollen af dopingkoncentrationen og optimering af den efterfølgende ætsestøbningsproces; Metalledningslaget fungerer hovedsageligt som forbindelsen mellem Wheatstone Bridge; Forberedelsen af den trykfølsomme film er hovedsageligt afhængig af den dybe siliciumetsningsproces; Emballagen af hulrummet varierer normalt afhængigt af påføring af trykføleren,
Da de nuværende kommercialiserede højtemperaturtryksensorer ikke godt kan opfylde kravene til trykmåling af specielle barske miljøer, såsom høje temperaturoliebrønde og aero-motor, er fremtidige forskning på høje temperaturtryksensorer blevet uundgåelige. Fremtidig forskning på SOI-højtemperaturtryksensorer bør fokusere på at løse den langsigtede stabilitet og selvopvarmende problemer hos sensorer i høje temperaturhårde miljøer og forbedre nøjagtigheden af tryksensorer. aspekt.
Naturligvis kræver fremkomsten af den intelligente æra også SOI høj-temperaturtryksensorer kombineret med andre multidisciplinære teknologier for at bringe mere intelligente funktioner såsom selvkompensation, selvkalibrering og informationsopbevaring til sensoren for bedre at fuldføre missionen om at fornemme komplekst kompleks høj-temperaturmiljøpres. .
Posttid: Feb-13-2023