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。     

注氧隔离技术SOI晶圆材料高温压阻效应

针对注氧隔离技术制备的SOI晶圆顶层硅材料的高温压阻效应,设计并制作研究压阻效应的实验装置与测试样品,在高温条件下,利用悬臂梁结构研究SOI晶圆顶层硅的压阻效应.研究结果表明:在一定的掺杂浓度条件下,硅[110]晶向上的纵向压阻系数随温度的升高而减小,横向压阻系数随温度的升高变化不大.在300℃条件下,硅[110]晶向具有较大的纵向压阻系数和横向阻系数,且性能稳定,适于高温压阻式压力传感器的制作.     

基于SOI的E型膜结构耐高温压力芯片的设计与制造

文中设计了一种基于SOI材料的E型膜结构无引线倒封装压力芯片.SOI材料的选用解决了高温环境下漏电流的问题,可以满足目前航空发动机对于高温使用环境的要求.E型膜结构与传统C型膜结构相比解决了灵敏度与线性度无法同时满足需求的难题.通过无引线倒封装工艺,实现了传感器小型化、轻量化的设计需求.设计的压力传感器量程为0～1.5...     

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.     

测压仪表发展简史（五）

（接上期） 6.3 薄膜式压力传感器薄膜（厚度在10~ (-6)～10~ (-10)m）压力传感器按材料的不同可分为多晶硅、多晶锗、微晶硅、非晶硅及其合金、金属薄膜等不同类型;这类传感器实际上就是采用薄膜工艺制成的薄膜压阻和电容式压力传感器。多晶硅、多晶锗传感器的种类较多,最基本的形式是利用LPCVD工艺,在SiO_2衬底上形成一层压阻电桥薄膜及其输出引线;有些用于高温测量场合的传感器用氧化层将多晶硅电阻与SiO_2膜片隔离,它可以工作在200℃条件下;哑铃型传感器已经用于衡器产品中。此外,近年SOI工艺制造的压力传感器、变送器也开…     

基于SIMOX技术的高温压力传感器研制

应用氧离子注入 (Separation by Implantation of Oxygen) SIMOX技术 ,制作适合于高温环境条件下的固态压阻式硅隔离 (SOI)压力敏感元件。采用了一种新型梁膜结合封装工艺 ,有效地解决了被测压力高温冲击问题 ,可应用于航空、航天发动机等恶劣环境下的压力测量。     

高温压力传感器现状与展望

论述了多晶硅、SOI（绝缘体上硅）、碳化硅、SOS（蓝宝石上硅）、石英、溅射合金薄膜、陶瓷厚膜和光等高温压力传感器的基本结构、工作原理、特点及研究现状，展望了压力传感器的未来。     

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.     

谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装

为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构。最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中。对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10kPa~110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。     

新型宽温区压力传感器技术

为研制新型耐高温和耐低温压力传感器,提出了一种基于SOS(蓝宝石上硅)技术制造的压力传感器.所述硅-蓝宝石压力传感器采用先封装再刻制应变电阻的新工艺,制成的应变电阻和补偿用热电阻精度高、质量好,且在整个工艺流程中不使用化学药品,对环境无污染.制成的硅-蓝宝石压力传感器,可以测量在-55～+400 ℃宽温区范围内的流体压力,并可以同时测量温度.给出了该传感器的试验数据,得到了比较满意的结果.     

光纤燃气温度传感器及测试系统

本文介绍了一种基于黑体辐射的光纤燃气温度传感器及测试系统,分析了影响传感器性能稳定性的主要因素及产生速度误差的原因,并采取了相应的解决方法。检定及试验结果表明,系统具有精度高,响应快、性能稳定的特点,为航空发动机燃气温度测量提供了一种新的测试手段。     

基于无线传感器网络的连续压机热压过程监控系统

文中介绍了一种基于ZigBee技术的连续压机热压板坯内部温度和压力的无线传感器网络监控系统.该系统由数据采集终端、采集路由器、网络控制终端和监控上位机组成.该系统采用ZigBee星型拓扑结构,网络控制终端作为协调器,其他设备作为路由器.ZigBee网络由Freescale的MC13213构建,热压板坯内部温度和压力由热电偶和高温压力传感器在数据采集终端现场获得,网络控制终端通过串口数据通信方式将测量数据上传至监控上位机,上位机监控软件由实时监控模块、数据库管理模块和系统管理模块组成.     

Computer aided modelling and diaphragm design approach for high sensitivity silicon-on-insulator pressure sensors

Silicon on insulator (SOI) pressure sensor diaphragm is a composite structure of the buried oxide and the SOI layer. This paper brings out the inadequacy of the existing analytical model in describing the deflection response of SOI square diaphragms and focuses on the computer aided burst pressure incorporated high sensitivity design approach using IntelliSuite for SOI pressure sensors. The simulation results indicate that the maximum sensitivity is achieved at a side length of 800 μm for burst pressures of 10 and 5 MPa and at 900 μm for burst pressure of 2 MPa. The new modified analytical model developed and presented in this paper for describing the load–deflection performance of SOI composite diaphragm is able to predict the deflection accurately when compared with deflection obtained by IntelliSuite FEA thus illustrating the validity of the computer aided design approach. Further the new model has demonstrated that the existing analytical model overestimates the deflection and hence inadequate for application to SOI pressure sensors. The subsequent piezoresistive analysis carried out on these SOI sensors also confirms these findings and the maximum sensitivity that can be achieved is estimated to be 56 mV/MPa/V for the burst pressure of 5 MPa. The experimental results reported in the literature have been compared with the simulation results to validate the design approach presented in this paper.     

井下光纤式压力温度复合传感器设计

文中介绍光纤技术应用于井下压力温度复合传感器的设计方法,对传感器的结构设计和基本原理进行了探讨,推导出光纤技术测量温度和压力的数学模型,该传感器特别适用于高温高压并需要长线传输的应用场合。     

基于MS5534的无人机用高度传感器

在无人机的飞行控制中，飞行高度是重要的控制参数。基于数字压力传感器NS5534研制的高度传感器，对大气压力进行了温度补偿，用软件滤波兼顾了数据稳定性和频率响应，采用气压-高度的分段非线性拟合保证了精度，并结合飞控系统设计了通信接口。该高度传感器具有体积小、质量轻、数据稳定、响应快的优点，特别适合无人机的使用，经某型号无人机飞行试验，完全满足飞行控制系统的要求。     

精密空气密度测量仪的计量特性

利用精密温度、湿度、压力传感器,便携式空气密度精密测量仪实现了对空气密度的高精度测量。本文介绍了该仪器的基本原理和主要功能,并以实验数据为基础,验证了该仪器性能的可靠性。     

An ultra-high pressure sensor based on SOI piezoresistive material

This paper describes an ultra-high pressure sensor which is in urgent need and widely used in defense industry and petroleum industry. It is designed on the combination of micro Silicon on Insulator (SOI) solid piezoresistive chip based on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) technique and cylindrical elastic body that could successfully convert dynamic ultra-high pressure measurement in explosion to strain measurement. Performances of the sensor including size, sensitivity, and linearity are investigated with experiment data. It’s proved that the dynamic ultra-high sensor in the range of 2GPa in this paper is successful in pressure measurement in explosion. The research of ultra-high pressure sensor in this paper could not only provide a reference for the improvement of explosive property, but also lay a foundation for research of pressure sensor in the range of 10GPa of the next step.