Nos últimos anos, a tecnologia de sensores do meu país está se desenvolvendo rapidamente e seus campos de aplicação também estão se expandindo. Como o tipo mais maduro de tecnologia de medição moderna, novas tecnologias, novos materiais e novos processos estão emergindo constantemente no campo dos sensores de pressão.
Um sensor de pressão é um dispositivo usado para detectar sinais de pressão e convertê -los em sinais elétricos de acordo com certas regras. É amplamente utilizado em vários campos de produção, industrial e aeroespacial. Com a subdivisão de campos de aplicação, medição de pressão em ambientes de alta temperatura e áreas severas, como poços de óleo de alta temperatura e várias cavidades do motor está cada vez mais importante. ° C) falhará, resultando em falha de medição de pressão. Portanto, o sensor de pressão de alta temperatura se torna uma direção de pesquisa muito importante.
Classificação de alta temperaturasensores de pressão
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 e as perspectivas de sensores de pressão de alta temperatura SOI são muito ideais. O seguinte apresenta principalmente o sensor de pressão de alta temperatura SOI.
Sensor de pressão de alta temperatura SOI
O desenvolvimento de sensores de pressão de alta temperatura SOI depende principalmente da ascensão dos materiais SOI.Soi é o silício no isolador, que se refere principalmente ao material semicondutor formado entre a camada de substrato Si e a camada de lâmpada Si, a camada de lâmpada e a camada de Siato e a camada isolante, a camada especial da camada de Si, entre o dispositivo, entre o dispositivo, e a camada de isolamento e o dispositivo de dispositivo entre os dispositivos entre os dispositivos entre os dispositivos e o dispositivo, a camada de isolamento, a camada especial da camada. Silício e melhora a confiabilidade do dispositivo. Além disso, devido às características de alta temperatura da camada do dispositivo SOI, torna-se um material ideal para a preparação de sensores de pressão de alta temperatura.
Atualmente, os sensores de pressão de alta temperatura SOI foram desenvolvidos com sucesso no exterior e a temperatura de trabalho é de -55 ~ 480 ° C; o sensor de pressão de alta temperatura de -55 ~ 500 ° C desenvolvido pelo Centro de Tecnologia de Sensores Avançados de Goodrich nos Estados Unidos; O sensor de pressão de alta temperatura SOI desenvolvido pelo Instituto LETI francês também tem uma temperatura de trabalho de mais de 400 ° C. Além disso, o Fatri Future Advanced Technology Research Institute of Fatri também está realizando trabalhos de pesquisa relacionados, e o projeto atual entrou no estágio de demonstração.
Princípio de trabalho do sensor de pressão de alta temperatura SOI
Em princípio, o sensor de pressão de alta temperatura de SOI utiliza principalmente o efeito piezoresistivo do silício de cristal único. Quando uma força atua no cristal de silício, a treliça do cristal é deformada, o que, por sua vez, leva a uma mudança específico. para formar uma ponte de Wheatstone, como mostrado na Figura 2 (a); Uma cavidade traseira da pressão é gravada na camada de substrato SOI para formar uma estrutura sensível à pressão.
Figura 2 (a) Wheatstone Bridge
Quando a estrutura sensível à pressão é submetida à pressão do ar, a resistência das alterações do piezoresistor, o que, por sua vez, faz com que a tensão de saída VOUT mude, e o valor da pressão é medido através da relação entre o valor da tensão de saída e o valor de resistência do piezoresistor.
Processo de fabricação do sensor de pressão de alta temperatura SOI
O processo de preparação do sensor de pressão de alta temperatura SOI envolve vários processos MEMS. Algumas etapas importantes são brevemente introduzidas aqui para entender o processo do sensor, incluindo principalmente a preparação do piezoresistor, a preparação de chumbo de metal, a preparação de filmes sensíveis à pressão e a embalagem da câmara de pressão.
A chave para a preparação de varistores está no controle da concentração de doping e na otimização do processo de moldagem de gravação subsequente; A camada de chumbo de metal serve principalmente como a conexão da ponte Wheatstone; A preparação do filme sensível à pressão depende principalmente do processo de gravação de silício profundo; A embalagem da cavidade geralmente varia dependendo da aplicação do sensor de pressão,
Como os atuais sensores de pressão de alta temperatura comercializados não podem atender aos requisitos de medição de pressão de ambientes agressivos especiais, como poços de petróleo de alta temperatura e mecanismos aeronações, pesquisas futuras sobre sensores de pressão de alta temperatura se tornaram inevitáveis. Pesquisas futuras sobre sensores de pressão de alta temperatura SOI devem se concentrar na solução da estabilidade a longo prazo e dos problemas de auto-aquecimento dos sensores em ambientes agressivos de alta temperatura e na melhoria da precisão dos sensores de pressão. aspecto.
Obviamente, o advento da era inteligente também requer sensores de pressão de alta temperatura SOI combinados com outras tecnologias multidisciplinares para trazer funções mais inteligentes, como auto-compensação, auto-calibração e armazenamento de informações ao sensor, para melhor completar a missão de detectar a pressão ambiental de alta temperatura complexa. .
Hora de postagem: Mar-03-2023