In den letzten Jahren entwickelt sich die Sensorentechnologie meines Landes rasant und seine Anwendungsfelder wachsen ebenfalls. Als die reiferste Art der modernen Messtechnologie entstehen neue Technologien, neue Materialien und neue Prozesse im Bereich der Drucksensoren ständig.
Ein Drucksensor ist ein Gerät, mit dem Drucksignale erfasst und nach bestimmten Regeln in elektrische Signale umgewandelt werden. Es wird in verschiedenen Produktions-, Industrie- und Luft- und Raumfahrtfeldern weit verbreitet. Mit der Unterteilung von Anwendungsfeldern wird die Druckmessung in Hochtemperaturen und harte Umgebungen wie Hochtemperaturölvertiefungen und verschiedene Motorhöhlen immer wichtiger, während die bei normalen Drucksenoren verwendeten Materialien eine bestimmte Temperatur überschreiten (beispielsweise die Arbeitstemperatur). ° C) fällt aus, was zu einem Druckmessfehler führt. Daher wird der Hochtemperaturdrucksensor zu einer sehr wichtigen Forschungsrichtung.
Klassifizierung der hohen TemperaturDrucksensoren
Nach den verschiedenen verwendeten Materialien können Hochtemperatur-Drucksensoren in Polysilicium (Poly-Si) Hochtemperatur-Drucksensoren, sic High-Temperatur-Drucksensoren, SOI (Silizium auf Isolator) mit hohem Temperaturdrucksensoren, SOS (Silizium-Sapphire) -Lapt-Drucksensoren, Optik-Fischer-Feuchtigkeits-Hochtätigkeits-Sensoren, optischen Fischungsssensoren, optischen Fischungsssensoren, optischen Fischungsssensoren, optischen Fischungsssensoren, optischen Fischungsssensoren, optischen Fischungsssensoren, optimaler Fischers, SOS (Silizium-Sapphon) -Stemperatur-Sensoren, optimaler Fischers, SOS (Silizium-Sapphon) und anderen unterschiedlichen Saptypen, unterteilt, können unterteilt werden. Der Status und die Aussichten von SOI-Hochtemperaturdrucksensoren sind sehr ideal. Im Folgenden wird hauptsächlich der SOI -Hochtemperaturdrucksensor eingeführt.
SOI Hochtemperaturdrucksensor
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 silicon, and improves the Zuverlässigkeit des Geräts. Aufgrund der Hochtemperatureigenschaften der SOI-Geräteschicht wird es zu einem idealen Material zur Herstellung von Drucksensoren mit hohem Temperatur.
Gegenwärtig wurden im Ausland erfolgreich SOI -Hochtemperatur -Drucksensoren entwickelt, und die Arbeitstemperatur beträgt -55 ~ 480 ° C; der vom Goodrich Advanced Sensor Technology Center in den USA entwickelte Hochtemperatur -Drucksensor -55 ~ 500 ° C. Der vom französischen LETI-Institut entwickelte SOI-Hochtemperatur-Drucksensor hat auch eine Arbeitstemperatur von mehr als 400 ° C.Domestic Forschungsinstitutionen, die auch aktiv zu den SOI-Hochtemperatur-Drucksensoren wie der Xi'an Jiaotong University, der Tianjin University und der Peking University durchgeführt werden. Darüber hinaus führt das Fatri Future Advanced Technology Research Institute of Fatri auch die damit verbundene Forschungsarbeiten durch, und das aktuelle Projekt hat in die Demonstrationsphase eingetreten.
Arbeitsprinzip des SOI -Hochtemperaturdrucksensors
Im Prinzip verwendet der SOI -Hochtemperaturdrucksensor hauptsächlich die piezoresistive Wirkung von Einkristallsilicium. Wenn eine Kraft auf den Siliziumkristall wirkt, wird das Gitter des Kristalls deformiert, was wiederum zu einer Veränderung der Mobilität der Mobilität der Träger führt, was sich in einer Veränderung der Trageshöhe des Trageshochs der Tragetaste -Schildhöhe ergibt. Die Stürme. eine Weizensteinbrücke, wie in Abbildung 2 (a) gezeigt; Ein Druckhöhle der Druckhöhle wird auf die SOI -Substratschicht geätzt, um eine druckempfindliche Struktur zu bilden.
Abbildung 2 (a) Weizensteinbrücke
Wenn die druckempfindliche Struktur dem Luftdruck ausgesetzt ist, ändert sich der Widerstand des Piezoresistors, was wiederum dazu führt, dass sich die Ausgangsspannungsgeschwindigkeit ändert und der Druckwert durch die Beziehung zwischen dem Ausgangsspannungswert und dem Widerstandswert des Piezoresistors gemessen wird.
Herstellungsprozess des SOI -Hochtemperaturdrucksensors
Der Herstellungsprozess des SOI-Hochtemperaturdrucksensors umfasst mehrere MEMS-Prozesse. Einige wichtige Schritte werden hier kurz eingeführt, um den Prozess des Sensors zu verstehen, was hauptsächlich Piezoresistor-Vorbereitung, Metall-Blei-Vorbereitung, druckempfindlicher Filmvorbereitung und Druckkammerverpackung einschließlich der Druckmischungsfilm-Verpackung umfasst.
Der Schlüssel zur Herstellung von Varistoren liegt in der Kontrolle der Dopingkonzentration und der Optimierung des nachfolgenden Ätzprozesses; Die Metall -Bleischicht dient hauptsächlich als Verbindung der Weizensteinbrücke; Die Vorbereitung des druckempfindlichen Films beruht hauptsächlich auf dem tiefen Siliziumätzprozess; Die Verpackung des Hohlraums variiert normalerweise je nach Anwendung des Drucksensors.
Da die aktuellen kommerzialisierten Hochtemperatur-Drucksensoren die Druckmessanforderungen spezieller rauer Umgebungen wie Hochtemperaturöl-Brunnen und Aero-Engines nicht gut erfüllen können, sind zukünftige Forschungen zu Hochtemperaturdrucksensoren unvermeidlich. Zukünftige Forschungen zu SOI-Hochtemperaturdrucksensoren sollten sich auf die Lösung der langfristigen Stabilität und die Selbsthitzungsprobleme von Sensoren in harten Umgebungen mit hoher Temperatur und Verbesserung der Genauigkeit von Drucksensoren konzentrieren. Aspekt.
Natürlich erfordert das Aufkommen der intelligenten Ära auch SOI-Hochtemperatur-Drucksensoren in Kombination mit anderen multidisziplinären Technologien, um intelligentere Funktionen wie Selbstzusammensetzung, Selbstkalibrierung und Aufbewahrungsinformationsspeicherung in den Sensor zu bringen, um die Mission zu erfüllen, komplexe Umgebungsdrucke mit hoher Temperaturen zu erfassen. .
Postzeit: März 03-2023