In de afgelopen jaren ontwikkelt de sensortechnologie van mijn land zich snel en breiden de toepassingsvelden ook uit. Als het meest volwassen type moderne meettechnologie, worden nieuwe technologieën, nieuwe materialen en nieuwe processen voortdurend opduiken op het gebied van druksensoren.
Een druksensor is een apparaat dat wordt gebruikt om druksignalen te detecteren en om te zetten in elektrische signalen volgens bepaalde regels. Het wordt veel gebruikt in verschillende productie-, industriële en ruimtevaartvelden. Met de onderverdeling van toepassingsvelden, drukmeting in hoge temperatuur en harde omgevingen zoals oliebronnen op de hoge temperatuur en verschillende motorholtes worden steeds belangrijker, terwijl de materialen die worden gebruikt in gewone druksensoren een bepaalde temperatuur (bijvoorbeeld de werktemperatuur van de difficeerde silic-drukzitsen zijn, lager dan 120. C). ° C) zal mislukken, wat resulteert in drukmetingsfout. Daarom wordt de druksensor met hoge temperatuur een zeer belangrijke onderzoeksrichting.
Classificatie van druksensoren op hoge temperatuur
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, the research status en vooruitzichten op SOI-druksensoren op hoge temperatuur zijn zeer ideaal. Het volgende introduceert voornamelijk de SOI -druksensor met hoge temperatuur.
SOI hoge temperatuur druksensor
De ontwikkeling van SOI-druksensoren met hoge temperatuur is voornamelijk gebaseerd op de stijging van SOI-materialen. en verbetert de betrouwbaarheid van het apparaat. Naast de kenmerken van de SOI-apparaatlaag, wordt het een ideaal materiaal voor het bereiden van druksensoren met hoge temperatuur.
Op dit moment zijn SOI -druksensoren op hoge temperatuur met succes ontwikkeld in het buitenland en de werktemperatuur is -55 ~ 480 ° C; de -55 ~ 500 ° C SOI SOI High -temperatuurutesdruksensor ontwikkeld door het Goodrich Advanced Sensor Technology Center in de Verenigde Staten; De SOI hoge temperatuurdruksensor ontwikkeld door het Franse Leti Institute heeft ook een werktemperatuur van meer dan 400 ° C.DOMISTICISTICISTIC-onderzoeksinstellingen, uitvoeren ook actief onderzoek naar SOI hoog-temperatuurdruksensoren, zoals Xi'an Jiaotong University, Tianjin University en Peking University. Bovendien voert het FATRI Future Advanced Technology Research Institute of Fatri ook gerelateerd onderzoekswerkzaamheden uit en is het huidige project de demonstratiefase ingegaan.
Werkprincipe van SOI High Temperaty Druksensor
In principle, the SOI high temperature pressure sensor mainly utilizes the piezoresistive effect of single crystal silicon.When a force acts on the silicon crystal, the lattice of the crystal is deformed, which in turn leads to a change in the mobility of the carriers, resulting in a change in the resistivity of the silicon crystal.Four piezoresistors are etched in a specific direction on the SOI top device layer to form een tarwestone -brug zoals getoond in figuur 2 (a); Een drukrugholte wordt geëtst op de SOI -substraatlaag om een drukgevoelige structuur te vormen.
Figuur 2 (a) Wheatstone Bridge
Wanneer de drukgevoelige structuur wordt onderworpen aan luchtdruk, verandert de weerstand van de piëzoresistor, waardoor de uitgangsspanning wordt veranderd, en de drukwaarde wordt gemeten door de relatie tussen de uitgangsspanningswaarde en de weerstandswaarde van de piëzoreSistor.
Fabricageproces van SOI High Temperaty Druksensor
Het voorbereidingsproces van SOI-druksensor op hoge temperatuur omvat meerdere MEMS-processen. Sommige belangrijke stappen worden hier kort geïntroduceerd om het proces van de sensor te begrijpen, voornamelijk inclusief piëzoresistorbereiding, metaal loodbereiding, drukgevoelige filmbereiding en drukkamerverpakkingen.
De sleutel tot de bereiding van varistors ligt in de controle van de dopingconcentratie en de optimalisatie van het daaropvolgende etsengietproces; De metalen loodlaag dient voornamelijk als de verbinding van de Wheatstone -brug; De bereiding van de drukgevoelige film is voornamelijk afhankelijk van het diepe siliciumetsenproces; De verpakking van de holte varieert meestal afhankelijk van de toepassing van de druksensor,
Aangezien de huidige gecommercialiseerde druksensoren met hoge temperatuur niet goed kunnen voldoen aan de drukmeetvereisten van speciale harde omgevingen zoals oliebronnen met hoge temperatuur en aero-motoren, is toekomstig onderzoek naar druksensoren met hoge temperatuur onvermijdelijk geworden. Toekomstig onderzoek naar SOI-druksensoren op hoge temperatuur zou zich moeten concentreren op het oplossen van de stabiliteit op lange termijn en zelfverwarmende problemen van sensoren in harde omgevingen op hoge temperatuur en het verbeteren van de nauwkeurigheid van druksensoren. aspect.
Natuurlijk vereist de komst van het intelligente tijdperk ook SOI-druksensoren op hoge temperatuur gecombineerd met andere multidisciplinaire technologieën om intelligentere functies zoals zelfcompensatie, zelfkalibratie en informatieopslag naar de sensor te brengen, om de missie van het detecteren van complexe hoge temperaturen milieu-druk op te nemen. .
Posttijd: februari-13-2023