En los últimos años, la tecnología de sensores de mi país se está desarrollando rápidamente, y sus campos de aplicación también se están expandiendo. Como el tipo más maduro de tecnología de medición moderna, las nuevas tecnologías, los nuevos materiales y los nuevos procesos están constantemente emergiendo en el campo de los sensores de presión.
Un sensor de presión es un dispositivo utilizado para detectar señales de presión y convertirlas en señales eléctricas de acuerdo con ciertas reglas. Se usa ampliamente en diversos campos de producción, industriales y aeroespaciales. Con la subdivisión de los campos de aplicación, la medición de la presión en entornos de alta temperatura y hostiles, como los pozos de aceite de alta temperatura y varias cavidades del motor, se está volviendo cada vez más importante, mientras que los sensores de presión ordinarios superan la temperatura de la temperatura (por ejemplo, la temperatura de trabajo de los sensores de presión de silicio difundido es inferior a 120 ° C). ° C) fallará, lo que dará como resultado una falla de medición de presión. Por lo tanto, el sensor de presión de alta temperatura se convierte en una dirección de investigación muy importante.
Clasificación de alta temperaturasensores de presión
Según los diferentes materiales utilizados, los sensores de presión de alta temperatura se pueden dividir en sensores de presión de alta temperatura de polisílica (poli-Si), sensores de presión de alta temperatura de SIC, SOI (silicio (silicio sobre aislantes) sensores de presión de alta temperatura, sensores de presión de la presión de la opción de la presión de la presión de la presión de la presión de la opción de los diferentes tipos de Opphire. El estado y las perspectivas de los sensores de presión de alta temperatura de SOI son muy ideales. El siguiente introduce principalmente el sensor de presión de alta temperatura SOI.
SOI Sensor de presión de alta temperatura
El desarrollo de los sensores de presión de alta temperatura de SOI se basa principalmente en el aumento de los materiales SOI. SOI es silicio en el aislante, que se refiere principalmente al material de semiconductor formado entre la capa de sustrato SI y la capa superior del dispositivo de SI con SIO2 a medida que la capa de interacción aislante. silicio y mejora la confiabilidad del dispositivo. Además, debido a las características de alta temperatura de la capa del dispositivo SOI, se convierte en un material ideal para preparar sensores de presión a alta temperatura.
En la actualidad, los sensores de presión de alta temperatura de SOI se han desarrollado con éxito en el extranjero, y la temperatura de trabajo es -55 ~ 480 ° C; el sensor de presión de alta temperatura de -55 ~ 500 ° C de SOI desarrollado por el centro de tecnología de sensores avanzados Goodrich en los Estados Unidos; El sensor de presión de alta temperatura de SOI desarrollado por el Instituto Francés de Leti también tiene una temperatura de trabajo de más de 400 ° C. Las instituciones de investigación didomástica también están llevando a cabo una investigación sobre los sensores de presión de alta temperatura SOI, como la Universidad Xi'an Jiaotong, la Universidad de Tianjin y la Universidad de Pekín. Además, el Fatri Future Advanced Technology Research Institute de Fatri también está llevando a cabo trabajos de investigación relacionados, y el proyecto actual ha entrado en la etapa de demostración.
Principio de trabajo del sensor de presión de alta temperatura SOI
En principio, el sensor de presión de alta temperatura de SOI utiliza principalmente el efecto piezoresistivo del silicio de cristal único. Cuando una fuerza actúa sobre el cristal de silicio, la red del cristal se deforma, lo que a su vez conduce a un cambio en la movilidad de los portadores, lo que resulta en un cambio en la resistencia de la resistencia de los cristales de silicio. un puente de piedra de trato como se muestra en la Figura 2 (a); Se graba una cavidad de presión en la capa de sustrato SOI para formar una estructura sensible a la presión.
Figura 2 (a) Puente de Wheatstone
Cuando la estructura sensible a la presión se somete a la presión del aire, la resistencia del piezoresistor cambia, lo que a su vez hace que el voto de voltaje de salida cambie, y el valor de presión se mide a través de la relación entre el valor de voltaje de salida y el valor de resistencia del piezoresistor.
Proceso de fabricación del sensor de presión de alta temperatura SOI
El proceso de preparación del sensor de presión de alta temperatura de SOI implica múltiples procesos MEMS. Algunos pasos clave se introducen brevemente aquí para comprender el proceso del sensor, principalmente que incluye la preparación de piezoresistor, preparación de plomo en metal, preparación de películas sensibles a la presión y envasado de cámara de presión.
La clave para la preparación de varistores radica en el control de la concentración de dopaje y la optimización del proceso de moldeo de grabado posterior; La capa de plomo de metal sirve principalmente como la conexión del puente Wheatstone; La preparación de la película sensible a la presión se basa principalmente en el proceso de grabado de silicio profundo; El empaque de la cavidad generalmente varía según la aplicación del sensor de presión,
Dado que los sensores de presión de alta temperatura comercializados actuales no pueden cumplir bien con los requisitos de medición de presión de entornos especiales hostiles, como pozos de aceite de alta temperatura y motores aerodinámicos, la investigación futura sobre los sensores de presión de alta temperatura se ha vuelto inevitable. La investigación futura sobre los sensores de presión de alta temperatura de SOI debería centrarse en resolver la estabilidad a largo plazo y los problemas de autocalación de los sensores en entornos hostiles de alta temperatura y mejorar la precisión de los sensores de presión. aspecto.
Por supuesto, el advenimiento de la era inteligente también requiere sensores de presión de alta temperatura de SOI combinados con otras tecnologías multidisciplinarias para aportar funciones más inteligentes, como autocompensación, autocalibración y almacenamiento de información al sensor, para completar mejor la misión de detectar una presión ambiental a alta temperatura de detección. .
Tiempo de publicación: mar-03-2023