أهمية مستشعر درجة الحرارة العالية

في السنوات الأخيرة ، تتطور تقنية مستشعرات بلدي بسرعة ، وتتوسع حقول التطبيق الخاصة بها أيضًا. نظرًا لأن النوع الأكثر نضجًا في تكنولوجيا القياس الحديثة ، فإن التقنيات الجديدة والمواد الجديدة والعمليات الجديدة تظهر باستمرار في مجال أجهزة استشعار الضغط.

مستشعر الضغط هو جهاز يستخدم للكشف عن إشارات الضغط وتحويلها إلى إشارات كهربائية وفقًا لقواعد معينة. يتم استخدامه على نطاق واسع في مختلف حقول الإنتاج والصناعة والفضاء. مع التقسيم الفرعي لحقول التطبيق ، وقياس الضغط في بيئات درجات الحرارة العالية والقسوة مثل آبار الزيت عالية درجة الحرارة وتجويف المحرك المختلفة أصبحت أكثر والأهم من 120 درجة مئوية). سوف تفشل ° C) ، مما يؤدي إلى فشل قياس الضغط. لذلك ، يصبح مستشعر ضغط درجة الحرارة العالي اتجاهًا بحثًا مهمًا للغاية.

تصنيف أجهزة استشعار ضغط درجة الحرارة العالية

وفقًا للمواد المختلفة المستخدمة ، يمكن تقسيم مستشعرات الضغط عالية درجة الحرارة إلى مستشعرات ضغط درجات حرارة عالية ، مستشعرات ضغط درجات الحرارة العالية ، مستشعرات ضغط درجات الحرارة العالية ، مستشعرات الضغط على درجة الحرارة العالية ، والخبراء ، والتحديد ، والتكثف ، والتحديد ، والتكثف ، والتكثف ، والتكثف ، والتكثف ، والتكثف ، أجهزة استشعار الضغط عالية درجة الحرارة SOI مثالية للغاية. فيما يلي بشكل أساسي يقدم مستشعر ضغط درجة الحرارة العالي SOI.

مستشعر ضغط درجة الحرارة العالي SOI

يعتمد تطوير مستشعرات الضغط عالية درجة الحرارة SOI بشكل أساسي على ارتفاع المواد SOI. يحسن موثوقية الجهاز. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لخصائص درجة الحرارة العالية لطبقة جهاز SOI ، فإنه يصبح مادة مثالية لإعداد مستشعرات الضغط عالية الحرارة.

في الوقت الحاضر ، تم تطوير مستشعرات الضغط عالية درجة الحرارة في الخارج بنجاح في الخارج ، ودرجة حرارة العمل هي -55 ~ 480 درجة مئوية ؛ ومستشعر ضغط درجات الحرارة العالي درجة حرارة SOI -55 ~ 500 درجة مئوية تم تطويره من قبل مركز تقنية استشعار Goodrich في الولايات المتحدة ؛ كما أن مستشعر الضغط عالي درجة الحرارة SOI الذي طورته معهد Leti الفرنسي يزيد درجة حرارة العمل التي تزيد عن 400 درجة مئوية ، كما تقوم مؤسسات الأبحاث التي تزيد عن 400 درجة ، حيث تقوم بنشاط بحوث حول مستشعرات الضغط عالية درجة الحرارة ، مثل جامعة شيان جياوتونج ، وجامعة تيانجين ، وجامعة بكينج. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم معهد Fatri Future Advanced Technology Research Institute of FATRI أيضًا بأعمال بحثية ذات صلة ، وقد دخل المشروع الحالي إلى مرحلة العرض التوضيحي.

مبدأ العمل لمستشعر ضغط درجة الحرارة العالي SOI

من حيث المبدأ ، يستخدم مستشعر ضغط درجة الحرارة العالي بشكل أساسي التأثير piezoresistive للسيليكون الكريستالي المفرد. عندما تعمل القوة على بلورة السيليكون ، فإن شعرية البلورة مشوهة ، والتي بدورها تؤدي إلى تغيير في حركية الناقلات ، مما يؤدي إلى تغيير في حدوث مقاومة من بلورة السيليون. طبقة لتشكيل جسر الحجر كما هو موضح في الشكل 2 (أ) ؛ يتم حفر تجويف الضغط على طبقة الركيزة SOI لتشكيل بنية حساسة للضغط.

الشكل 2 (أ) جسر الحجر

عندما يتعرض بنية حساسة للضغط لضغط الهواء ، تتغير مقاومة المدعى عليه ، مما يؤدي بدوره إلى تغيير VOUT لجهد الناتج ، ويتم قياس قيمة الضغط من خلال العلاقة بين قيمة جهد الخرج وقيمة المقاومة لمثابر piezoresor.

عملية تصنيع مستشعر ضغط درجة الحرارة العالي SOI

تتضمن عملية تحضير مستشعر الضغط عالي درجة الحرارة SOI عمليات MEMS متعددة. يتم تقديم بعض الخطوات الرئيسية لفترة وجيزة هنا لفهم عملية المستشعر ، بما في ذلك إعداد piezoresistor ، وإعداد الرصاص المعدني ، وإعداد الأفلام الحساسة للضغط ، وتغليف غرفة الضغط.

يكمن مفتاح إعداد المتغيرات في التحكم في تركيز المنشطات وتحسين عملية صب الحفر اللاحقة ؛ تعمل طبقة الرصاص المعدنية بشكل أساسي كاتصال جسر Wheatstone ؛ يعتمد إعداد الفيلم الحساس للضغط بشكل أساسي على عملية حفر السيليكون العميقة ؛ عادة ما تختلف تغليف التجويف اعتمادًا على تطبيق مستشعر الضغط ،

نظرًا لأن أجهزة استشعار الضغط ذات درجة الحرارة العالية الحالية لا يمكن أن تلبي متطلبات قياس الضغط للبيئات القاسية الخاصة مثل آبار الزيت عالية الحرارة ومحركات الهوائية ، فقد أصبحت الأبحاث المستقبلية حول أجهزة استشعار الضغط عالية الحرارة لا مفر منها. يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية حول مستشعرات الضغط عالية درجة الحرارة SOI على حل الاستقرار طويل الأجل ومشاكل التسخين الذاتي للمستشعرات في البيئات القاسية ذات درجة الحرارة العالية وتحسين دقة أجهزة استشعار الضغط. وجه.

بطبيعة الحال ، يتطلب ظهور العصر الذكي أيضًا مستشعرات ضغط في درجات الحرارة العالية SOI جنبًا إلى جنب مع التقنيات الأخرى متعددة التخصصات لإحضار وظائف أكثر ذكاءً مثل التعويض الذاتي ، والمعايرة الذاتية ، وتخزين المعلومات إلى المستشعر ، وذلك لإكمال مهمة استشعار الضغط البيئي العالي في درجة الحرارة العالية بشكل أفضل. .