Nos últimos anos, a tecnoloxía de sensores do meu país está a desenvolverse rapidamente e os seus campos de aplicación tamén están en expansión. Como o tipo máis maduro de tecnoloxía de medición moderna, as novas tecnoloxías, novos materiais e novos procesos están a xurdir constantemente no campo dos sensores de presión.
Un sensor de presión é un dispositivo usado para detectar sinais de presión e convertelos en sinais eléctricos segundo certas regras. É moi utilizado en varios campos de produción, industriais e aeroespaciais. Coa subdivisión de campos de aplicación, a medición de presión en ambientes de alta temperatura e duras como os pozos de aceite de alta temperatura e varias cavidades do motor é cada vez máis importante, mentres que os materiais empregados en sensores de presión comúns superan un determinado temperatura (por exemplo, a temperatura de traballo de silicón difuso é inferior a 120 ° C). ° C) fallará, dando lugar a un fallo na medición da presión. Polo tanto, o sensor de presión de alta temperatura convértese nunha dirección de investigación moi importante.
Clasificación de sensores de presión de alta temperatura
Segundo os distintos materiais empregados, os sensores de presión de alta temperatura pódense dividir en sensores de presión de alta temperatura polisilicon (poli-si), sensores de presión de alta temperatura sic, SOI (silicio en illante) de alta temperatura sensores de presión de alta temperatura, SOS (Siliconia sobre o zafiro) Diferente de siliconía de siliconía, o sensor de alta temperatura e doutro sabio. O estado e as perspectivas de sensores de presión de alta temperatura SOI son moi ideais. O seguinte introduce principalmente o sensor de presión de alta temperatura SOI.
Sensor de presión de alta temperatura SOI
O desenvolvemento de sensores de presión de alta temperatura soi depende principalmente do ascenso de materiais SOI. O soi é o silicio no illante, que se refire principalmente ao material de semiconductor formado entre a capa de substrato Si e a capa superior de capa de capa de capa con capas de capa, como capa de capa, elabora. Silicon a granel e mellora a fiabilidade do dispositivo. Ademais, debido ás características de alta temperatura da capa de dispositivo SOI, convértese nun material ideal para preparar sensores de presión de alta temperatura.
Na actualidade, os sensores de presión de alta temperatura SOI desenvolvéronse con éxito no estranxeiro e a temperatura de traballo é de -55 ~ 480 ° C; o sensor de presión de alta temperatura de -55 ~ 500 ° C desenvolvido polo Goodrich Advanced Sensor Center nos Estados Unidos; O sensor de presión de alta temperatura SOI desenvolvido polo Instituto Leti francés tamén ten unha temperatura de traballo de máis de 400 ºC. As institucións de investigación domésticas tamén están a realizar unha investigación sobre sensores de presión de alta temperatura SOI, como a Universidade Xi'an Jiaotong, a Universidade Tianjin e a Universidade de Peking. Ademais, o Futuri Future Advanced Technology Research Institute of Fatri tamén está a realizar traballos de investigación relacionados e o proxecto actual entrou na fase de demostración.
Principio de traballo do sensor de presión de alta temperatura SOI
En principio, o sensor de presión de alta temperatura de SOI utiliza principalmente o efecto piezoresistivo do silicio de cristal único. Cando unha forza actúa sobre o cristal de silicio, a celosía do cristal está deformada, o que en cambio de cambio na mobilidade dos transportistas é o que se produce no cambio de transportistas. A capa de dispositivo superior de SOI para formar unha ponte de ponte de trigo como se mostra na figura 2 (a); Unha cavidade traseira de presión está gravada na capa de substrato SOI para formar unha estrutura sensible á presión.
Figura 2 (a) ponte de pedra de trigo
Cando a estrutura sensible á presión está sometida á presión do aire, a resistencia do piezoresistor cambia, o que á súa vez fai que cambie a tensión de saída e o valor da presión mídese mediante a relación entre o valor da tensión de saída e o valor de resistencia do piezoresistor.
Proceso de fabricación do sensor de presión de alta temperatura SOI
O proceso de preparación do sensor de presión de alta temperatura SOI implica múltiples procesos MEMS. Algúns pasos clave introdúcense brevemente para comprender o proceso do sensor, incluíndo principalmente a preparación de piezoresistores, a preparación do chumbo metálico, a preparación de películas sensibles á presión e os envases de cámara de presión.
A clave para a preparación de varistores reside no control da concentración de dopaxe e na optimización do proceso de moldura de gravado posterior; A capa de chumbo metálico serve principalmente como conexión da ponte de Wheatstone; A preparación da película sensible á presión depende principalmente do proceso de gravado de silicio profundo; O envase da cavidade normalmente varía segundo a aplicación do sensor de presión,
Dado que os sensores de presión de alta temperatura comercializados actuais non poden cumprir ben os requisitos de medición da presión de ambientes especiais duros como pozos de petróleo de alta temperatura e aero-eniginos, as futuras investigacións sobre sensores de presión de alta temperatura convertéronse en inevitables. Dirívose a súa estrutura especial e características de alta temperatura, os materiais SOI convertéronse en materiais ideais para os sensores de alta temperatura. As futuras investigacións sobre sensores de presión de alta temperatura SOI deberían centrarse na resolución da estabilidade a longo prazo e dos problemas de auto-calefacción de sensores en ambientes duros de alta temperatura e mellorar a precisión dos sensores de presión. aspecto.
Por suposto, a chegada da era intelixente tamén require sensores de presión de alta temperatura SOI combinados con outras tecnoloxías multidisciplinarias para traer funcións máis intelixentes como a auto-compensación, a auto-calibración e o almacenamento de información ao sensor, para completar mellor a misión de sensatar a presión ambiental de alta temperatura complexa. .
Tempo de publicación: feb-13-2023