V zadnjih letih se senzorska tehnologija moje države hitro razvija, njegova uporaba pa se širi tudi. Kot najbolj zrela vrsta sodobne merilne tehnologije se na področju tlačnih senzorjev nenehno pojavljajo nove tehnologije, novi materiali in novi procesi.
Tlačni senzor je naprava, ki se uporablja za zaznavanje tlačnih signalov in jih pretvori v električne signale v skladu z določenimi pravili. Široko se uporablja na različnih proizvodnih, industrijskih in vesoljskih poljih. S pododdelkom aplikacijskih polj, merjenje tlaka v visokotemperaturnih in surovih okoljih, kot so visoko temperaturna oljna vodnjaka in različne motorne vdolbine, postaja vse pomembnejša, materiali, ki se uporabljajo pri običajnih tlačnih senzorjih, presegajo določeno temperaturo (na primer temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature o temperaturi silikalne temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature o temperaturi s silicijami na drobno temperaturo s temperaturo temperature s temperaturo temperature s temperaturo temperature o temperaturi silikalne tlake. ° C) ne bo uspel, kar ima za posledico odpoved merjenja tlaka. Zato senzor visokotemperaturnega tlaka postane zelo pomembna raziskovalna smer.
Klasifikacija visokotemperaturnih tlačnih senzorjev
According to the different materials used, high-temperature pressure sensors can be divided into polysilicon (Poly-Si) high-temperature pressure sensors, SiC high-temperature pressure sensors, SOI (silicon on insulator) high-temperature pressure sensors, SOS (silicon on sapphire) silicon-sapphire pressure sensors, optical fiber High temperature pressure sensor and other different types.Judging from the current development situation, Status raziskave in možnosti SOI visokotemperaturnih tlačnih senzorjev so zelo idealni. Naslednje uvaja predvsem senzor tlaka visoke temperature SOI.
SOI visokotemperaturni tlačni senzor
The development of SOI high-temperature pressure sensors mainly relies on the rise of SOI materials.SOI is silicon on insulator, which mainly refers to the semiconductor material formed between the Si substrate layer and the Si top layer device layer with SiO2 as the insulating layer.The special structure of SOI enables insulation between the device layer and the substrate layer, eliminates the common gate latch effect in bulk silicij in izboljša zanesljivost naprave. Poleg tega zaradi visokotemperaturnih značilnosti plasti naprave SOI postane idealen material za pripravo visokotemperaturnih tlačnih senzorjev.
Trenutno so bili v tujini uspešno razviti visokotemperaturni tlačni senzorji SOI, delovna temperatura pa -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C SOI visokotemperaturni tlačni senzor, ki ga je razvil napredni tehnološki center Goodrich v ZDA; Visokotemperaturni tlačni senzor SOI, ki ga je razvil francoski inštitut Leti, ima tudi delovno temperaturo več kot 400 ° C. človekove raziskovalne ustanove prav tako aktivno izvajajo raziskave o visokotemperaturnih tlačnih senzorjih, kot so Xi'an Jiaotong University, Univerza Tianjin in Peking University. Poleg tega FATRI Future Advanced Technology Research Institute of FATRI izvaja tudi povezana raziskovalna dela, trenutni projekt pa je vstopil v demonstracijsko fazo.
Delovno načelo SOI visokotemperaturnega tlačnega senzorja
Načeloma SOI visokotemperaturni tlačni senzor v glavnem uporablja piezoresistični učinek posameznega kristalnega silicija. Ko sila deluje na silicijev kristal SOI zgornja plast naprave za tvorbo mostu iz pšeničnega kamna, kot je prikazano na sliki 2 (a); Na podlagi substrata SOI je vrezana tlačna zadnja votlina, da tvori strukturo, občutljivo na tlak.
Slika 2 (a) Most Wheatstone
Kadar je struktura, ki je občutljiva na tlak, podvržena zračnemu tlaku, se upor piezoresistorja spremeni, kar posledično povzroči, da se izhodna napetost spremeni, in vrednost tlaka se meri s povezavo med vrednostjo izhodne napetosti in vrednostjo odpornosti piezoresistorja.
Proces izdelave senzorja visokotemperaturnega tlaka SOI
Proces priprave visokotemperaturnega tlačnega senzorja SOI vključuje več procesov MEMS. Tu so na kratko predstavljeni nekateri ključni koraki, da bi razumeli proces senzorja, predvsem vključno s pripravo piezoresistorjev, pripravo kovin svinca, pripravljanjem filma, občutljivih na tlak, in embalažo tlačne komore.
Ključ za pripravo varistorjev je pri nadzoru koncentracije dopinga in optimizaciji kasnejšega postopka oblikovanja jedkanja; Kovinska svinčena plast v glavnem služi kot povezava mostu Wheatstone; Priprava filma, občutljivega na tlak, se v glavnem opira na proces globokega silicija; Pakiranje votline se običajno spreminja, odvisno od uporabe tlačnega senzorja,
Ker trenutni komercializirani visokotemperaturni tlačni senzorji ne morejo dobro izpolnjevati zahtev za merjenje tlaka v posebnih ostrih okoljih, kot so visokotemperaturne oljne vrtine in letalski motorji, so prihodnje raziskave visokotemperaturnih tlačnih senzorjev postale neizogibne. Za njegovo posebno strukturo in visokotemperaturne značilnosti so postale idealne materiale za senzorje z visoko temperaturo. Prihodnje raziskave visokotemperaturnih tlačnih senzorjev SOI bi se morale osredotočiti na reševanje dolgoročnih stabilnosti in samoogrevanja senzorjev v visokotemperaturnih ostrih okoljih in izboljšanju natančnosti tlačnih senzorjev. vidik.
Seveda za pojav inteligentne dobe zahteva tudi visokotemperaturne tlačne senzorje SOI v kombinaciji z drugimi multidisciplinarnimi tehnologijami, da prinesejo bolj inteligentne funkcije, kot so samokompenzacija, samokalibracija in shranjevanje informacij, da bi bolje dokončali misijo zapletenega visokozmoralnega okoljskega pritiska. .
Čas objave: februar 13-2023