У апошнія гады тэхналогія датчыкаў маёй краіны развіваецца хутка, і яго палі прымянення таксама пашыраюцца. Паколькі найбольш сталы тып сучасных тэхналогій вымярэнняў, новыя тэхналогіі, новыя матэрыялы і новыя працэсы пастаянна з'яўляюцца ў галіне датчыкаў ціску.
Датчык ціску - гэта прылада, якое выкарыстоўваецца для выяўлення сігналаў ціску і пераўтварэння іх у электрычныя сігналы ў адпаведнасці з некаторымі правіламі. Ён шырока выкарыстоўваецца ў розных вытворчых, прамысловых і аэракасмічных палях. З падраздзяленнем палёў прыкладанняў, вымярэнне ціску ў высокатэмпературных і жорсткіх умовах, такіх як высокатэмпературныя свідравіны нафты і розныя паражніны рухавіка становяцца ўсё больш важнымі, у той час як матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў звычайных датчыках ціску, перавышаюць пэўную тэмпературу (напрыклад, працоўная тэмпература дыфузных сіліконавых датчыкаў ціску становіцца ўсё больш нізкім за 120 ° С). ° C) будзе няўдалым, што прывядзе да недастатковасці вымярэння ціску. Такім чынам, датчык высокага тэмпературнага ціску становіцца вельмі важным кірункам даследавання.
Класіфікацыя датчыкаў высокай тэмпературы ціску
У адпаведнасці з рознымі матэрыяламі, якія выкарыстоўваюцца, датчыкі высокага тэмпературы ціску можна падзяліць на датчыкі высокага тэмпературы Polysilicon (Poly-Si), датчыкі высокага тэмпературнага ціску SIC, SOI (крэмній на ізалятар) датчыкі высокага тэмпературы і іншыя тыпы ціску, якія выцякаюць на аснове сіліконавага датчыка ціску, датчыкі ціску ў аптымальным падпіску. Стан даследавання і перспектывы датчыкаў высокага тэмпературы SOI вельмі ідэальныя. Наступны ў асноўным уводзіць датчык ціску высокага тэмпературы SOI.
Датчык ціску высокага тэмпературы SOI
Распрацоўка датчыкаў высокага тэмпературы SOI у асноўным абапіраецца на ўздым матэрыялаў SOI. SOI-гэта крэмній на ізалятары, які ў асноўным ставіцца да паўправадніковага матэрыялу, які ўтвараецца паміж пластом субстрата SI і верхнім пластом прылады SI з SIO2, як ізаляцыйны пласт. Спецыяльная канструкцыя SOI забяспечвае ізаляцыю паміж пластом прылад і пластом падкладкі, які падключае ўздзеянне настольнага ўздзеяння, які ўзнікае ў шліку. і паляпшае надзейнасць прылады. Даданне, з-за высокатэмпературных характарыстык пласта прылады SOI, ён становіцца ідэальным матэрыялам для падрыхтоўкі датчыкаў высокага тэмпературы ціску.
У цяперашні час датчыкі высокага тэмпературы SOI былі паспяхова распрацаваны за мяжой, а працоўная тэмпература складае -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° С датчык высокага тэмпературы SOI, распрацаваны тэхналагічным цэнтрам Goodrich Advanced Sensor у ЗША; Датчык высокага тэмпературы SOI, распрацаваны Французскім Інстытутам LETI, таксама мае працоўную тэмпературу больш за 400 ° ComateStive Research Institations таксама актыўна праводзіць даследаванні датчыкаў высокага тэмпературы SOI, такіх як Універсітэт Xi'an Jiaotong, Універсітэт Цяньцзінь і Пекінг. Акрамя таго, Фатры будучы інстытут даследаванняў тэхналогій FATRI таксама праводзіць адпаведныя даследчыя работы, і цяперашні праект увайшоў у дэманстрацыйны этап.
Прынцып працы датчыка ціску высокага тэмпературы SOI
У прынцыпе, датчык ціску высокага тэмпературы SOI у асноўным выкарыстоўвае п'езарэзістычны эфект монкі крыштальнага крэмнію. Калі сіла дзейнічае на крышталь крэмнію, рашотка крышталя дэфармуецца, што, у сваю чаргу, прыводзіць да змены рухомасці на пераносе, што прыводзіць да змены ўстойлівасці крыштальнага крыштальнага. пласт, утвараючы пшанічны мост, як паказана на малюнку 2 (а); Паражніну спіны ціску ўрэзана на пласт субстрата SOI, утвараючы структуру адчувальнай ціску.
Малюнак 2 (а) пшанічны мост
Калі структура, адчувальная да ціску, падвяргаецца ціску паветра, супраціў п'езарэзістара змяняецца, што, у сваю чаргу, выклікае змену выходнага напружання, а значэнне ціску вымяраецца праз сувязь паміж значэннем выходнага напружання і значэннем супраціву п'езарэзістара.
Працэс вырабу датчыка ціску высокага тэмпературы SOI
Працэс падрыхтоўкі датчыка высокага тэмпературы SOI прадугледжвае некалькі працэсаў MEMS. Тут коратка прадстаўлены некаторыя ключавыя этапы, каб зразумець працэс датчыка, у асноўным, уключаючы падрыхтоўку п'езарэзістара, падрыхтоўку металу, падрыхтоўку да ціску і ўпакоўку ціску.
Ключ да падрыхтоўкі варыстараў заключаецца ў кантролі за допінгавай канцэнтрацыяй і аптымізацыі наступнага працэсу ліцця тручэння; Металічны пласт свінцу ў асноўным служыць злучэннем моста Wheatstone; Падрыхтоўка ціску, адчувальнай да ціску, у асноўным абапіраецца на працэс глыбокага крамянёвага тручэння; Упакоўка паражніны звычайна вар'іруецца ў залежнасці ад прымянення датчыка ціску,
Паколькі цяперашнія камерцыялізаваныя датчыкі высокага тэмпературы не могуць адпавядаць патрабаванням да вымярэння ціску спецыяльных жорсткіх умоў, такіх як высокатэмпературныя нафтавыя свідравіны і аэра-рухавікі, будучыя даследаванні па датчыках высокага тэмпературы датчыкаў ціску сталі непазбежнымі. Будучыя даследаванні датчыкаў высокага тэмпературы SOI павінны засяроджвацца на вырашэнні доўгатэрміновай стабільнасці і саманагрэвання праблем датчыкаў у жорсткіх тэмпературных умовах і павышэнні дакладнасці датчыкаў ціску. аспект.
Зразумела, з'яўленне інтэлектуальнай эпохі таксама патрабуе датчыкаў высокага тэмпературы SOI у спалучэнні з іншымі міждысцыплінарнымі тэхналогіямі, каб забяспечыць датчыку больш інтэлектуальныя функцыі, такія як самастойнае супадзенне, самакіброўка і захоўванне інфармацыі, каб лепш завяршыць місію адчування складанага высокатэмпературнага ціску навакольнага асяроддзя. .
Час паведамлення: люты 13-2023