חשיבות חיישן טמפרטורה גבוהה

בשנים האחרונות טכנולוגיית החיישנים של המדינה שלי מתפתחת במהירות, ושדות היישומים שלה מתרחבים גם הם. כסוג הבוגר ביותר של טכנולוגיית המדידה המודרנית, טכנולוגיות חדשות, חומרים חדשים ותהליכים חדשים צצים ללא הרף בתחום חיישני הלחץ.

חיישן לחץ הוא מכשיר המשמש לאיתור אותות לחץ ולהמירם לאותות חשמליים על פי כללים מסוימים. הוא נמצא בשימוש נרחב בשדות שונים של ייצור, תעשייה וחלל וחלל. עם חלוקת המשנה של שדות יישום, מדידת לחץ בסביבות טמפרטורה גבוהה וסביבות קשות כמו בארות שמן בטמפרטורה גבוהה וחללי מנוע שונים הופכים חשובים יותר ויותר, בעוד החומרים המשמשים לחיישני לחץ רגילים עולה על טמפרטורה מסוימת (לדוגמא טמפרטורה עבודה של טמפרטורה מפוזרת של סיליקון. ° C) ייכשל, וכתוצאה מכך כישלון מדידת לחץ. לכן חיישן הלחץ הטמפרטורה הגבוה הופך לכיוון מחקר חשוב מאוד.

סיווג חיישני לחץ טמפרטורה גבוהה

על פי החומרים השונים ששימשו, ניתן לחלק חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה לחיישני לחץ טמפרטורה גבוהה, חיישני לחץ טמפרטורה גבוהה, SOI (סיליקון על מבודדים) חיישני לחץ גבוה, מחקרי לחץ, מחקרי סיליקון), מחקרי סיליקון. סטטוס וסיכויים של חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI הם אידיאליים מאוד. להלן מציג בעיקר את חיישן הלחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI.

חיישן לחץ טמפרטורה גבוהה של SOI

התפתחותם של חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI נשענת בעיקר על עליית חומרי SOI. Soi הוא סיליקון על מבודד, המתייחס בעיקר לחומר המוליכים למחצה שנוצר בין שכבת Sibrate Sibrate לשכבה העליונה של Si לשכבה של מכשיר עם שכבת המכשיר לשכבה של המכשיר, שכבדה משותפת, שכבתי משותף, שכבתי משותף, שכבתי משותף, שכבתי משותף, סיליקון בתפזורת, ומשפר את אמינות המכשיר. בנוסף, בגלל המאפיינים בטמפרטורה גבוהה של שכבת מכשירי SOI, הוא הופך לחומר אידיאלי להכנת חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה.

נכון לעכשיו, חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI פותחו בהצלחה בחו"ל, וטמפרטורת העבודה היא -55 ~ 480 מעלות צלזיוס; -55 ~ 500 מעלות צלזיוס חיישן לחץ גבוה של SOI בטמפרטורה גבוהה שפותח על ידי המרכז הטכנולוגי של חיישני החיישנים המתקדמים Goodrich בארצות הברית; חיישן הלחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI שפותח על ידי מכון Leti הצרפתי יש גם טמפרטורת עבודה של יותר מ -400 מעלות צלזיוס. מוסדות מחקר בינונית מבצעים גם מחקרים באופן פעיל על חיישני לחץ טמפרטורה גבוהה של SOI, כמו אוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג, אוניברסיטת טיאנג'ין ואוניברסיטת פקינג. בנוסף, המכון לחקר הטכנולוגיה המתקדמת בעתיד של Fatri של פאטרי מבצע גם עבודות מחקר קשורות, והפרויקט הנוכחי נכנס לשלב ההפגנה.

עיקרון עבודה של חיישן לחץ טמפרטורה גבוהה של SOI

באופן עקרוני, חיישן הלחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI מנצל בעיקר את ההשפעה הפיזוריסטית של סיליקון גביש יחיד. כאשר כוח פועל על גביש הסיליקון, סריג הגביש מעוות, מה שמוביל בתורו לשינוי במכשיר של המובילים, וכתוצאה מכך בכיוון המניע של הקריסטלים של ניידים. שכבה ליצירת גשר אבן חיטה כפי שמוצג באיור 2 (א); חלל גב לחץ נחרט על שכבת המצע של SOI ליצירת מבנה רגיש ללחץ.

איור 2 (א) גשר אבן החיטה

כאשר המבנה הרגיש ללחץ נתון ללחץ אוויר, ההתנגדות של שינויים ב- Piezoresistor, מה שבתורו גורם למתח התפוקה לשינוי, וערך הלחץ נמדד דרך הקשר בין ערך מתח הפלט לערך ההתנגדות של הפייזוריסטור.

תהליך ייצור של חיישן לחץ טמפרטורה גבוהה של SOI

תהליך ההכנה של חיישן לחץ טמפרטורה גבוהה של SOI כרוך בתהליכי MEMS מרובים. כמה צעדים מרכזיים מוצגים כאן בקצרה כדי להבין את תהליך החיישן, בעיקר כולל הכנת פיזוריסטור, הכנת עופרת מתכת, הכנת סרטים רגישים ללחץ ואריזת תא לחץ.

המפתח להכנת הווריסטורים טמון בשליטה על ריכוז הסמים ובאופטימיזציה של תהליך הדפוס החריט שלאחר מכן; שכבת עופרת המתכת משמשת בעיקר כחיבור גשר אבן החיטה; הכנת הסרט רגיש ללחץ נשענת בעיקר על תהליך תחריט הסיליקון העמוק; אריזת החלל משתנה בדרך כלל בהתאם ליישום חיישן הלחץ,

מכיוון שחיישני הלחץ המסחריים של טמפרטורה גבוהה מסחרית לא יכולים לעמוד היטב בדרישות מדידת הלחץ של סביבות קשות מיוחדות כמו בארות נפט בטמפרטורה גבוהה ומנועי אוויר, מחקר עתידי על חיישני לחץ טמפרטורה גבוהה הפך לבלתי נמנע. למבנה המיוחד שלו ולמאפייני הטמפרטורה הגבוהה, חומרי SOI הפכו לחומרים אידיאליים עבור חיישני לחץ גבוה בטמפרטורה גבוהה. מחקר עתידי על חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI צריך להתמקד בפתרון היציבות לטווח הארוך ובעיות החימום העצמי של חיישנים בסביבות קשות בטמפרטורה גבוהה ובשיפור הדיוק של חיישני לחץ. אַספֶּקט.

כמובן, כניסתו של התקופה החכמה דורשת גם חיישני לחץ בטמפרטורה גבוהה של SOI בשילוב עם טכנולוגיות רב-תחומיות אחרות כדי להביא לפונקציות אינטליגנטיות יותר כמו פיצוי עצמי, כיול עצמי ואחסון מידע לחיישן, כדי להשלים טוב יותר את המשימה של חישת לחץ סביבתית מורכבת גבוהה. ו