Ces dernières années, la technologie des capteurs de mon pays se développe rapidement et ses domaines d'application se développent également. En tant que type de technologie de mesure moderne le plus mature, les nouvelles technologies, les nouveaux matériaux et les nouveaux processus émergent constamment dans le domaine des capteurs de pression.
Un capteur de pression est un dispositif utilisé pour détecter les signaux de pression et les convertir en signaux électriques en fonction de certaines règles. Il est largement utilisé dans divers champs de production, industrielle et aérospatiale. Avec la subdivision des champs d'application, la mesure de la pression dans des environnements à haute température et des environnements rigoureux tels que les puits d'huile à haute température et diverses cavités de moteur devient de plus en plus importante, tandis que les matériaux utilisés dans les capteurs de pression ordinaires dépassent une certaine température (par exemple, la température de travail des capteurs de pression silicone diffus est inférieure à une certaine température). ° C) échouera, entraînant une défaillance de la mesure de la pression. Par conséquent, le capteur de pression à haute température devient une direction de recherche très importante.
Classification des capteurs de pression à haute température
Selon les différents matériaux utilisés, les capteurs de pression à haute température peuvent être divisés en capteurs de pression à haute température en polysilicon (poly-SI), capteurs de pression à haute température SIC, SOI (Silicon sur l'isolant) capteurs de pression à haute température, SOS (silicium sur Sapphire). Des capteurs de pression à haute température SOI sont très idéaux. Ce qui suit introduit principalement le capteur de pression à haute température SOI.
Capteur de pression à haute température SOI
Le développement de capteurs de pression SOI à haute température repose principalement sur la montée en puissance des matériaux SOI. et améliore la fiabilité du dispositif.
À l'heure actuelle, les capteurs de pression à haute température SOI ont été développés avec succès à l'étranger, et la température de travail est de -55 ~ 480 ° C Le capteur de pression à haute température SOI développé par l'Institut French Letist a également une température de travail de plus de 400 ° C. Les institutions de recherche, telles que l'Université de Jiaotong, à l'Université de Tianjin à haute température SOI, ont également effectué des capteurs de pression à haute température, tels que l'Université de Xi'an Jiaotong, l'Université de Tianjin et la Pékin. En outre, le Fatri Future Advanced Technology Research Institute of FATRI effectue également des travaux de recherche connexes, et le projet actuel est entré en phase de démonstration.
Principe de travail du capteur de pression à haute température SOI
En principe, le capteur de pression à haute température SOI utilise principalement l'effet piézorésistif du silicium monocrist pour former un pont de blé comme le montre la figure 2 (a); Une cavité de dos de pression est gravée sur la couche de substrat SOI pour former une structure sensible à la pression.
Figure 2 (a) Breatstone Bridge
Lorsque la structure sensible à la pression est soumise à une pression de l'air, la résistance du piézorésistance change, ce qui à son tour fait changer la tension de sortie Vout, et la valeur de pression est mesurée par la relation entre la valeur de tension de sortie et la valeur de résistance du piézorésistante.
Processus de fabrication du capteur de pression à haute température SOI
Le processus de préparation du capteur de pression à haute température SOI implique plusieurs processus MEMS. Certaines étapes clés sont brièvement introduites ici pour comprendre le processus du capteur, y compris principalement la préparation des piézorésistance, la préparation du plomb métallique, la préparation du film sensible à la pression et l'emballage de la chambre de pression.
La clé de la préparation des varistations réside dans le contrôle de la concentration de dopage et l'optimisation du processus de moulage de gravure ultérieur; La couche de plomb métallique sert principalement de connexion du pont de Wheatstone; La préparation du film sensible à la pression repose principalement sur le processus de gravure en silicium profond; L'emballage de la cavité varie généralement en fonction de l'application du capteur de pression,
Étant donné que les capteurs de pression à haute température commercialisés actuels ne peuvent pas bien répondre aux exigences de mesure de la pression d'environnements rigoureux spéciaux tels que les puits d'huile à haute température et les moteurs aérodynamiques, les recherches futures sur les capteurs de pression à haute température sont devenues inévitables. En raison de sa structure spéciale et de ses caractéristiques à haute température, les matériaux SOI sont devenus des matériaux idéaux pour les capteurs de pression à haute température. Les recherches futures sur les capteurs de pression à haute température SOI devraient se concentrer sur la résolution de la stabilité à long terme et des problèmes d'auto-chauffage des capteurs dans des environnements difficiles à haute température et de l'amélioration de la précision des capteurs de pression. aspect.
Bien sûr, l'avènement de l'ère intelligente nécessite également des capteurs de pression à haute température SOI combinés à d'autres technologies multidisciplinaires pour apporter des fonctions plus intelligentes telles que l'auto-compensation, l'auto-étalibration et le stockage d'informations au capteur, afin de mieux compléter la mission de détecter la pression environnementale complexe à haute température. .
Heure du poste: 13 février-2023