Son yıllarda, ülkemin sensör teknolojisi hızla gelişiyor ve uygulama alanları da genişliyor. En olgun modern ölçüm teknolojisi türü olarak, basınç sensörleri alanında sürekli olarak yeni teknolojiler, yeni malzemeler ve yeni süreçler ortaya çıkmaktadır.
Basınç sensörü, basınç sinyallerini tespit etmek ve belirli kurallara göre elektrik sinyallerine dönüştürmek için kullanılan bir cihazdır. Çeşitli üretim, endüstriyel ve havacılık alanlarında yaygın olarak kullanılır. Uygulama alanlarının alt bölümü, yüksek sıcaklık yağ kuyuları ve çeşitli motor boşlukları gibi yüksek sıcaklık ve sert ortamlarda basınç ölçümü ile, sıradan basınç sensörlerinde kullanılan malzemeler belirli bir sıcaklığı aşarken (örneğin, difüzyon basınç sensörlerinin çalışma sıcaklığı 120 ° C'den daha düşüktür). ° C) başarısız olur, bu da basınç ölçüm arızasına neden olur. Bu nedenle, yüksek sıcaklık basınç sensörü çok önemli bir araştırma yönü haline gelir.
Yüksek sıcaklık basınç sensörlerinin sınıflandırılması
Kullanılan farklı materyallere göre, yüksek sıcaklık basınç sensörleri polisilikon (poli-SI) yüksek sıcaklık basınç sensörlerine, SIC yüksek sıcaklık basınç sensörlerine, SOI (silikon üzerinde silikon) yüksek sıcaklık basınç sensörlerine, SAPPHIRE üzerinde silikon) silikon yüksek sıcaklık basınç sensöründen ve diğer farklı geliştirme durumlarından, optik geliştirme durumlarından ayrılabilir, SOI yüksek sıcaklık basınç sensörleri çok idealdir. Aşağıdakiler esas olarak SOI yüksek sıcaklık basınç sensörünü tanıtmaktadır.
SOI Yüksek Sıcaklık Basınç Sensörü
SOI yüksek sıcaklık basınç sensörlerinin geliştirilmesi esas olarak SOI malzemelerinin yükselişine dayanır. Silikon ve cihazın güvenilirliğini artırır. Ek olarak, SOI cihaz katmanının yüksek sıcaklık özellikleri nedeniyle, yüksek sıcaklık basınç sensörleri hazırlamak için ideal bir malzeme haline gelir.
Şu anda, SOI yüksek sıcaklık basınç sensörleri yurtdışında başarılı bir şekilde geliştirilmiştir ve çalışma sıcaklığı -55 ~ 480 ° C'dir; Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Goodrich Advanced Sensör Teknoloji Merkezi tarafından geliştirilen -55 ~ 500 ° C SOI yüksek sıcaklık basınç sensörü; Fransız Leti Enstitüsü tarafından geliştirilen SOI yüksek sıcaklık basınç sensörü de 400 ° C'den fazla çalışma sıcaklığına sahiptir. Buna ek olarak, Fatri Future Future Advanced Technology Araştırma Enstitüsü Fatri de ilgili araştırma çalışmaları yürütmektedir ve mevcut proje gösteri aşamasına girmiştir.
SOI yüksek sıcaklık basınç sensörünün çalışma prensibi
Prensip olarak, SOI yüksek sıcaklık basınç sensörü esas olarak tek kristal silikonun piezoressistif etkisini kullanır. Bir kuvvet silikon kristaline etki ettiğinde, kristalin kafesi deforme olur, bu da taşıyıcıların hareketliliğinde bir değişikliğe yol açar, bu da silengon kristalinin dirençinde bir değişime neden olur. Şekil 2 (a) 'da gösterildiği gibi bir buğday taşı köprüsü; Basınca duyarlı bir yapı oluşturmak için SOI substrat tabakasına bir basınç geri boşluğu kazınır.
Şekil 2 (a) buğday taşı köprüsü
Basınca duyarlı yapı hava basıncına tabi tutulduğunda, piezoresistörün direnci değişir, bu da çıkış voltajı VOUT'un değişmesine neden olur ve basınç değeri, çıkış voltaj değeri ve piezoresistörün direnç değeri arasındaki ilişki yoluyla ölçülür.
SOI yüksek sıcaklık basınç sensörünün imalat işlemi
SOI yüksek sıcaklık basınç sensörünün hazırlama işlemi birden fazla MEM işlemini içerir. Esas olarak piezoresistör hazırlığı, metal kurşun hazırlama, basınca duyarlı film hazırlama ve basınç odası ambalajı dahil olmak üzere sensörün sürecini anlamak için burada kısaca bazı önemli adımlar sunulmuştur.
Varistörlerin hazırlanmasının anahtarı, doping konsantrasyonunun kontrolünde ve sonraki aşındırma kalıplama işleminin optimizasyonunda yatmaktadır; Metal kurşun tabakası esas olarak buğday taşı köprüsünün bağlantısı olarak işlev görür; Basınca duyarlı filmin hazırlanması esas olarak derin silikon aşındırma işlemine dayanır; Boşluğun ambalajı genellikle basınç sensörünün uygulanmasına bağlı olarak değişir,
Mevcut ticarileştirilmiş yüksek sıcaklık basınç sensörleri, yüksek sıcaklık yağ kuyuları ve aero-motorlar gibi özel sert ortamların basınç ölçüm gereksinimlerini iyi karşılayamadığından, yüksek sıcaklık basınç sensörleri üzerinde gelecekteki araştırmalar kaçınılmaz hale gelmiştir. Özel yapısı ve yüksek sıcaklık karakteristikleri, SOI malzemeleri yüksek sıcaklık basınç sensörleri için ideal malzemeler haline gelmiştir. SOI yüksek sıcaklık basınç sensörleri üzerine gelecekteki araştırmalar, yüksek sıcaklıkta sert ortamlarda sensörlerin uzun süreli stabilitesini ve kendi kendine ısıtma problemlerini çözmeye ve basınç sensörlerinin doğruluğunu artırmaya odaklanmalıdır. bakış açısı.
Tabii ki, akıllı dönemin ortaya çıkışı, karmaşık yüksek sıcaklıkta çevre basıncını algılama görevini daha iyi tamamlamak için, öz tel, öz kalibrasyon ve bilgi depolama gibi daha akıllı işlevler getirmek için diğer multidisipliner teknolojilerle birlikte SOI yüksek sıcaklık basınç sensörleri gerektirir. .
Post-zaman: 13 Şubat-2023