Katika miaka ya hivi karibuni, teknolojia ya sensor ya nchi yangu inaendelea haraka, na uwanja wake wa matumizi pia unakua. Kama aina ya kukomaa zaidi ya teknolojia ya kipimo cha kisasa, teknolojia mpya, vifaa vipya na michakato mpya hujitokeza kila wakati kwenye uwanja wa sensorer za shinikizo.
Sensor ya shinikizo ni kifaa kinachotumiwa kugundua ishara za shinikizo na kuzibadilisha kuwa ishara za umeme kulingana na sheria fulani. Inatumika sana katika uzalishaji tofauti, viwandani na uwanja wa anga. Kwa ugawanyaji wa uwanja wa maombi, kipimo cha shinikizo katika mazingira ya joto na mazingira magumu kama vile visima vya mafuta ya joto na visima anuwai vya injini vinakuwa muhimu zaidi, wakati vifaa vinavyotumiwa katika sensorer za shinikizo za kawaida huzidi joto fulani (kwa mfano, joto la shinikizo la sensors ni chini ya shinikizo la sensors. ° C) itashindwa, na kusababisha kushindwa kwa kipimo cha shinikizo. Kwa hivyo, sensor ya shinikizo ya joto ya juu inakuwa mwelekeo muhimu sana wa utafiti.
Uainishaji wa sensorer za shinikizo za joto
According to the different materials used, high-temperature pressure sensors can be divided into polysilicon (Poly-Si) high-temperature pressure sensors, SiC high-temperature pressure sensors, SOI (silicon on insulator) high-temperature pressure sensors, SOS (silicon on sapphire) silicon-sapphire pressure sensors, optical fiber High temperature pressure sensor and other different types.Judging from the current development situation, Hali ya utafiti na matarajio ya sensorer za shinikizo za joto za SOI ni bora sana. Ifuatayo inaleta sensor ya shinikizo ya joto ya juu ya SoI.
Sensor ya shinikizo ya joto ya SoI
The development of SOI high-temperature pressure sensors mainly relies on the rise of SOI materials.SOI is silicon on insulator, which mainly refers to the semiconductor material formed between the Si substrate layer and the Si top layer device layer with SiO2 as the insulating layer.The special structure of SOI enables insulation between the device layer and the substrate layer, eliminates the common gate latch effect in bulk silicon, na inaboresha kuegemea kwa kifaa. Kwa kuongeza, kwa sababu ya sifa za joto za juu za safu ya kifaa cha SOI, inakuwa nyenzo bora ya kuandaa sensorer za joto la juu.
Kwa sasa, sensorer za shinikizo za joto za SOI zimetengenezwa kwa mafanikio nje ya nchi, na joto la kufanya kazi ni -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C SOI sensor ya shinikizo ya joto ya juu iliyoundwa na Kituo cha Teknolojia ya Sensor ya Advanced Sensor huko Merika; Sensor ya shinikizo ya joto ya juu ya SoI iliyoandaliwa na Taasisi ya Leti ya Ufaransa pia ina joto la kufanya kazi la taasisi zaidi ya 400 ° C. Kwa kuongezea, Taasisi ya Utafiti wa Teknolojia ya Advanced ya baadaye ya Fatri pia inafanya kazi inayohusiana na utafiti, na mradi wa sasa umeingia katika hatua ya maandamano.
Kanuni ya kufanya kazi ya sensor ya shinikizo la joto la SOI
Kimsingi, sensor ya shinikizo ya joto ya juu ya SoI hutumia athari ya piezoresistive ya silicon moja ya glasi. Wakati nguvu inafanya kazi kwenye glasi ya silicon, kimiani ya glasi imeharibika, ambayo kwa upande husababisha mabadiliko ya vibebaji, na kusababisha mabadiliko katika mwelekeo wa juu wa macho ya macho ya juu ya uso wa macho ya macho ya macho ya juu ya uso wa juu wa uso wa juu wa kubeba kwa njia ya juu ya uboreshaji wa macho ya juu ya uelekezi wa juu ya uelekezi wa juu ya uso wa silika. safu ya kuunda daraja la ngano kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2 (a); Cavity ya nyuma ya shinikizo imewekwa kwenye safu ya substrate ya SOI kuunda muundo nyeti wa shinikizo.
Kielelezo 2 (a) Daraja la Wheatstone
Wakati muundo nyeti wa shinikizo unakabiliwa na shinikizo la hewa, upinzani wa mabadiliko ya piezoresistor, ambayo husababisha vout ya voltage ya pato kubadilika, na thamani ya shinikizo hupimwa kupitia uhusiano kati ya thamani ya voltage ya pato na thamani ya upinzani wa piezoresistor.
Mchakato wa utengenezaji wa sensor ya shinikizo la joto la SOI
Mchakato wa maandalizi ya sensor ya shinikizo ya joto ya SoI inajumuisha michakato mingi ya MEMS. Baadhi ya hatua muhimu huletwa kwa kifupi hapa kuelewa mchakato wa sensor, haswa ikiwa ni pamoja na maandalizi ya piezoresistor, maandalizi ya risasi ya chuma, utayarishaji wa filamu nyeti-shinikizo, na ufungaji wa chumba cha shinikizo.
Ufunguo wa utayarishaji wa varistors uko katika udhibiti wa mkusanyiko wa doping na optimization ya mchakato wa ukingo wa baadaye; Safu ya risasi ya chuma hutumika kama unganisho la daraja la Wheatstone; Utayarishaji wa filamu nyeti ya shinikizo hutegemea sana mchakato wa kina wa silicon; Ufungaji wa cavity kawaida hutofautiana kulingana na matumizi ya sensor ya shinikizo,
Kwa kuwa sensorer za shinikizo za joto za hali ya juu haziwezi kukidhi mahitaji ya kipimo cha shinikizo ya mazingira maalum kama vile visima vya mafuta ya joto na injini za aero, utafiti wa siku zijazo juu ya sensorer za joto za hali ya juu zimekuwa zisizoweza kuepukika kwa muundo wake maalum na sifa za hali ya juu, vifaa vya SOI vimekuwa vifaa bora kwa sensorer za hali ya juu. Utafiti wa siku zijazo juu ya sensorer za shinikizo za joto za juu za SoI zinapaswa kuzingatia kutatua utulivu wa muda mrefu na shida za joto za sensorer katika mazingira ya joto kali na kuboresha usahihi wa sensorer za shinikizo. kipengele.
Kwa kweli, ujio wa enzi ya akili pia inahitaji sensorer za shinikizo za hali ya juu ya SOI pamoja na teknolojia zingine za kimataifa kuleta kazi za busara zaidi kama vile kulipia fidia, kujiboresha, na uhifadhi wa habari kwa sensor, ili kukamilisha utume wa kuhisi shinikizo la mazingira ya hali ya juu. .
Wakati wa chapisho: Feb-13-2023