SOI高温压力传感器研究进展及应用

常规扩散硅压阻式压力传感器依靠PN结实现敏感电阻间的电学隔离,基于单晶硅良好的弹性形变性能和显著的压阻效应进行压力测试,以其特有的体积小、灵敏度高、工艺成熟等优点,成为应用最广泛的压力传感器。不过,当工作温度超过125℃时,电阻与衬底间的PN结漏电加剧,使传感器特性严重恶化以至失效,不能准确测量压力。因此,把能在高于125℃条件下工作的硅压阻式压力传感器,称为扩散硅高温压力传感器。     

MEMS高温压力传感器研究与进展

MEMS高温压力传感器随着新型半导体材料和加工工艺的不断深入研究而迅速发展,近年来这一研究方向涌现出不少研究成果.对国内外具有主导影响的多晶硅、SOI、SOS、金刚石薄膜、SiC、电容式、声表面波、光纤式等几类耐高温压力传感器的研究进展、技术关键及应用情况等做回顾论述,并针对各自的主要优缺点进行对比分析和讨论,最后展望了高温压力传感器的发展趋势.     

高温高精度压力传感器

1 前言 许多部门需要精度高、稳定性好,且使用温度高的压力传感器,用于测高温(≥150℃)流体的压力(≥10MPa)。例如:测航空发动机的气流压力。 常用的传感器弹性元件材料为3J53恒弹性合金,但该合金恒弹性温度范围为-55- 80℃。所以,超过80℃其弹模温度系数大,以致传感器性能稳定性不好。而且铌基弹性合金属高温恒弹性材料,而且耐     

MEMS高温接触式电容压力传感器

本文介绍了一种用SOI硅片和硅-硅键合MEMS技术制作的高温接触式电容压力传感器，并给出了详细的工艺制作流程。在对测试装置、测试电路进行了详细地介绍和深入分析后，用此测试电路对制作的传感器器件进行了高温测试。测试结果表明，传感器在小于250kPa的室温条件下工作，传感器的灵敏度为0．54mV／kPa;而在400℃条件下工作，传感器的灵敏度为0．41mV／kPa，传感器的零点飘移为0．1mV／℃。可见这种微传感器可在低于450℃的条件下正常工作，且具有很大的线性工作范围、良好的稳定性和较高的灵敏度。     

高温压力传感器用多晶硅-AlN-硅单晶基片

论述纳米多晶硅-氮化铝隔膜-硅单晶衬底基片的研制.此基片可供制造高温力学量传感器.其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用AlN进行绝缘隔离.AlN与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好.又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力传感器的电桥散热特别有利,可解决压力传感器启动时的零点时漂.由于无P-N结,力敏电阻无反向漏电,因此用此基片制造的力学量传感器的特性好（零点电漂移及热漂移小、非线性小）.力敏电阻条由纳米多晶硅构成.利用在600℃退火Al诱导晶化能使溅射得到的非晶硅转化成纳米多晶硅.     

高温光纤压力传感器的设计

介绍了一种高温光纤压力传感器的设计。并详细介绍了传感器的结构、工作原理以及信号 检测电路。     

高温压力传感器温度特性的芯片内补偿技术

本文在分析、测试多晶硅高温压力传感器温度特性的基础上 ,提出了一种新的改善传感器温度特性的措施。通过在压力传感器芯片上集成低阻值的多晶硅电阻网络与温度传感器 ,不仅可以很好的补偿传感器的零点温漂 ,也可以借助传感器信号处理单元 ,方便地实现对灵敏度温度系数的补偿。经补偿 ,传感器的零点温漂达到 1× 10 -4/℃ ,灵敏度温漂小于 -2× 10 -4/℃。实验表明 :该方法的补偿温区宽 ,通用性强 ,是高温压力传感器十分有效的温度补偿方法     

耐高温压阻式压力传感器研究与进展

传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个P型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式，采用PN结隔离，高温压阻式压力传感器取消了PlN结隔离，与半导体集成电路平面工艺兼容，符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类，分别介绍了多晶硅中高温压力传感器、SiC高温压力传感器和单晶硅SOI（silicon on insulator）高温压力传感器的基本工作原理和国内外的发展现状，重点论述了BESOI（bonding and etch-backSOI）、SMARTCUT和SIMOX（separation by implanted oxygen）技术的SOI晶片加工工艺。以及由此晶片微机械加工成的芯片封装的高温微型压力传感器部分特性，对此领域的发展作了展望。     

高温压力传感器技术研究

提出的基于MEMS技术的耐高温压力传感器,采用耐高温SOI力敏元件以及梁膜组合设计,保证传感器有较高频响的同时,具有耐平衡高温和瞬时超高温的能力.研制的耐高温压力传感器可以用于0～220 ℃恶劣环境条件下的压力测量,并能解决1000 ℃的瞬时冲击.给出了传感器的结构模型和实测数据,得到比较满意结果.     

通用型高温压阻式压力传感器研究

针对石油化工等领域高温下压力测量的要求,设计了压阻式压力传感器硅芯片,采用SIMOX 技术SOI晶片,在微加工平台上制作了硅芯片.对不同的用户工况设计了装配结构,采用耐高温封装工艺,研究了耐高温微型压力传感器封装材料匹配与热应力消除技术,解决了内外引线的技术难点.从低成本、易操作性出发,设计了温度系数补偿电路,研制了精度高、稳定性佳的耐高温通用压力传感器.     

光纤布拉格光栅压力传感器的高压实验研究

对光纤布拉格光栅的压力传感特性进行了理论分析,并在自行设计的膜片上在压力范围0～30MPa进行了加压和减压的高压实验。实验结果表明:光纤布拉格光栅的压力灵敏度较高,其值为5×10-11m/MPa,其中心波长与压力变化有着良好的线性关系和重复性,且没有迟滞现象,它们的相关系数都超过0 9999。因此,光纤布拉格光栅适合于高压情况下的压力测量。     

圆环式压力传感器的研究与应用

本文通过力学分析得到圆环相应截面内力、应力和圆环几何尺寸的设计方法，通过圆环固有频率的分析得到传感器设计的指导性结论，在传感器设计实例中，给出电测方法，传感器材料工艺处理，传感器标定结果等     

工程机械用压敏开关,温控开关的研制

阐述了工程机械用ＨＢ２１８０系列压敏开关和ＨＢ２２８５系列温控开关研制原理、特点及其研制成功并进行工程化生产的重大意义,具体介绍了该产品的应用领域及推广应用前景。     

通用型耐高温微型压力传感器封装工艺研究

针对通用型高温微型压力传感器的测量要求,采用SIMOX(separation by implanted oxygen)技术SOI(silicon on insulator)晶片4层结构Pt5Si2-Ti-Pt-Au合金化引线系统,解决了高温压力传感器引线的难点。制作了静电键合实验装置,完成了硅／玻璃环静电键合,制作了压焊工作台,选用退火后的金丝,金金连接完成内引线键合。自制了耐高温覆铜传引板,定制了含Ag的高温焊锡丝,选用了耐高温导线作为外导线,完成了耐高温封装的关键部分。研制了高精度、稳定性的压阻式压力传感器。     

一种高可靠性智能压力传感器的研制

介绍了一种从硬件及其软件方面来提高智能压力传感器可靠性的方法,并基于上述原理开发了一种高可靠性的智能压力传感器。     

现场总线涡街流量计的压力和温度传感器的设计

结合现场总线技术，针对传感器在实际应用中存在输出信号较弱且形成多样的问题，介绍一种可将压力和温度传感器的输出信号转换放大成标准的4-20mA（或1-5V）信号输出的实际通用电路。     

虚拟仪器设计中压力传感器的BP神经网络温度非线形校正

压力传感器的输入输出特性大部存在非线性，且易受工作环境温度的影响。利用LabVIEW图形化编程语言，辅以多参量数据采集卡，采用了基于BP神经网络压力传感器非线性校正的模型、算法和实现方法，探讨了虚拟仪器系统中对压力传感器特性进行温度非线性校正。通过计算机仿真与应用，显示了在虚拟仪器系统中使用这种方法不但使压力传感器的性能得到了改善，而且计算时间短，准确度高，有实际应用价值。     

非接触式压力微传感器的设计

就如何利用MEMS技术,实现压力微传感器的设计进行详细论述。该传感器利用特殊的机械结构,大大改善了传统接触式压力传感器,工作区域狭小,线性度较差等问题,使压力传感器在高载荷条件下,由小扰度向大扰度过渡时,不产生非线性跳变,从而大大提高了器件的稳定性与动态特性。