Pentingnya sensor suhu tinggi

Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi sensor negara saya berkembang pesat, dan bidang aplikasinya juga berkembang. Sebagai jenis teknologi pengukuran modern yang paling matang, teknologi baru, bahan baru dan proses baru terus muncul di bidang sensor tekanan.

Sensor tekanan adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi sinyal tekanan dan mengubahnya menjadi sinyal listrik sesuai dengan aturan tertentu. Ini banyak digunakan dalam berbagai bidang produksi, industri dan kedirgantaraan. Dengan subdivisi bidang aplikasi, pengukuran tekanan dalam lingkungan suhu tinggi dan keras seperti sumur oli suhu tinggi dan berbagai rongga mesin menjadi semakin penting, sedangkan bahan yang digunakan dalam sensor tekanan biasa melebihi suhu tertentu (misalnya, suhu kerja dari silu yang bersebelah ° C) akan gagal, mengakibatkan kegagalan pengukuran tekanan. Oleh karena itu, sensor tekanan suhu tinggi menjadi arah penelitian yang sangat penting.

Klasifikasi suhu tinggisensor tekanan

Menurut berbagai bahan yang digunakan, sensor tekanan suhu tinggi dapat dibagi menjadi sensor tekanan suhu tinggi polisilikon (poli-Si), sensor tekanan suhu tinggi SIC, SOI (silikon pada isolator) sensor tekanan suhu tinggi, silicon pada suhu suhu tinggi. dan prospek sensor tekanan suhu tinggi SOI sangat ideal. Berikut ini terutama memperkenalkan sensor tekanan suhu tinggi SOI.

Sensor tekanan suhu tinggi soi

Pengembangan sensor tekanan suhu tinggi SOI terutama bergantung pada kebangkitan material SOI.soi adalah silikon pada isolator, yang terutama mengacu pada bahan semikonduktor yang terbentuk antara lapisan substrat SI dan lapisan lapisan atas yang sama dan lapisan luncur luncur dan struktur khusus. Silikon, dan meningkatkan keandalan perangkat. Selain itu, karena karakteristik suhu tinggi dari lapisan perangkat SOI, itu menjadi bahan yang ideal untuk menyiapkan sensor tekanan suhu tinggi.

Saat ini, sensor tekanan suhu tinggi SOI telah berhasil dikembangkan di luar negeri, dan suhu kerja -55 ~ 480 ° C; sensor tekanan suhu tinggi -55 ~ 500 ° C SOI yang dikembangkan oleh Pusat Teknologi Sensor Lanjutan Goodrich di Amerika Serikat; Sensor tekanan suhu tinggi SOI yang dikembangkan oleh French Leti Institute juga memiliki suhu kerja lebih dari 400 ° C. Lembaga penelitian domestik juga secara aktif melakukan penelitian tentang sensor tekanan suhu tinggi SOI, seperti Universitas Xi'an Jiaotong, Universitas Tianjin, dan Universitas Peking. Selain itu, Fatri Future Advanced Technology Research Institute of Fatri juga melakukan pekerjaan penelitian terkait, dan proyek saat ini telah memasuki tahap demonstrasi.

Prinsip kerja sensor tekanan suhu tinggi

Pada prinsipnya, sensor tekanan suhu tinggi SOI terutama memanfaatkan efek piezoresistif silikon kristal tunggal. Ketika kekuatan bekerja pada kristal silikon, kisi kristal dideformasi, yang pada gilirannya mengarah pada suatu perubahan pada mobilitas pembawa, yang mengakibatkan perubahan dalam resistal dari kristal silikon. Silicon. lapisan perangkat untuk membentuk jembatan wheatstone seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 (a); Rongga belakang tekanan terukir pada lapisan substrat SOI untuk membentuk struktur sensitif tekanan.

Gambar 2 (a) Jembatan Wheatstone

Ketika struktur tekanan-sensitif mengalami tekanan udara, resistansi perubahan piezoresistor, yang pada gilirannya menyebabkan vout tegangan output berubah, dan nilai tekanan diukur melalui hubungan antara nilai tegangan output dan nilai resistansi piezoresistor.

Proses fabrikasi sensor tekanan suhu tinggi

Proses persiapan sensor tekanan suhu tinggi SOI melibatkan beberapa proses MEMS. Beberapa langkah kunci diperkenalkan secara singkat di sini untuk memahami proses sensor, terutama termasuk persiapan piezoresistor, persiapan timbal logam, persiapan film yang peka terhadap tekanan, dan pengemasan ruang tekanan.

Kunci persiapan para varistor terletak pada kontrol konsentrasi doping dan optimalisasi proses pencetakan etsa selanjutnya; Lapisan timah logam terutama berfungsi sebagai koneksi jembatan wheatstone; Persiapan film sensitif tekanan terutama bergantung pada proses etsa silikon yang dalam; Pengemasan rongga biasanya bervariasi tergantung pada penerapan sensor tekanan,

Karena sensor tekanan suhu tinggi yang dikomersialkan saat ini tidak dapat memenuhi persyaratan pengukuran tekanan dari lingkungan keras khusus seperti sumur oli suhu tinggi dan mesin aero, penelitian di masa depan tentang sensor tekanan suhu tinggi telah menjadi tidak dapat dihindari. Tersedia struktur khusus dan karakteristik suhu tinggi, bahan SOI telah menjadi bahan ideal untuk sensor tekanan tinggi. Penelitian di masa depan tentang sensor tekanan suhu tinggi SOI harus fokus pada pemecahan stabilitas jangka panjang dan masalah pemanasan diri sensor di lingkungan keras suhu tinggi dan meningkatkan keakuratan sensor tekanan. aspek.

Tentu saja, kedatangan era cerdas juga membutuhkan sensor tekanan suhu tinggi yang dikombinasikan dengan teknologi multidisiplin lainnya untuk membawa fungsi yang lebih cerdas seperti kompensasi diri, kalibrasi diri, dan penyimpanan informasi ke sensor, sehingga lebih baik melengkapi misi sensing kompleks tekanan lingkungan bermasalah tinggi. .