高溫壓力傳感器

高溫壓力傳感器在航天、航空、國防建設(shè)、能源開發(fā)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用需求。常溫MEMS壓力傳感器主要以硅（Si）基壓力傳感器為主，在 100℃工作溫度范圍內(nèi)，商業(yè)化的 Si 壓力傳感器工藝成熟、體積小、性能好，但是當其在超過 120℃環(huán)境使用時，內(nèi)部 PN 結(jié)會出現(xiàn)漏電，傳感器性能下降甚至失效。另外，Si 材料在大于 500℃時還會發(fā)生塑性變形，不能滿足高溫環(huán)境下壓力測量的需求 。為此，國內(nèi)外學者將目光投向其他材料，研究耐高溫材料制備高溫傳感器的可行性。通過二十余年的研究，高溫壓力傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究成果豐富

　　據(jù)了解，傳感器在惡劣環(huán)境特別是在高溫、多相介質(zhì)、高沖擊高振動環(huán)境要進行長期穩(wěn)定工作，對傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料的選用、標定過程試驗控制等都要有較高要求，而高溫壓力敏感芯片的自主制作是其中重要環(huán)節(jié)，比如高溫壓力傳感器敏感芯片的制作選用SOI硅晶圓，在高溫壓力芯片的MEMS工藝制造中要嚴格控制腐蝕參數(shù)和離子注入能量，有效電阻刻蝕為隔離槽制作，電極也是全新工藝多層濺射和多層刻蝕等。

　　高溫環(huán)境下的壓力測量已成為國防、工業(yè)控制領(lǐng)域必須突破和掌握的基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來，新材料的發(fā)現(xiàn)，MEMS工藝加工、封裝工藝和傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計上的突破，促進了高溫壓力傳感器的研究工作。國外在高溫壓力傳感器的研究方面已取得了較大進展，形成了多種類型的產(chǎn)品。相比國外，國內(nèi)高溫壓力傳感器的研究起步較晚，雖然十二五期間在基于SiC的高溫壓力傳感器的研究方面取得了一定進展，但要實現(xiàn)傳感器真正意義上的工程化、產(chǎn)業(yè)化還需投入更多的精力。針對歐美對我國實施技術(shù)封鎖的實際情況，以及國內(nèi)高溫壓力傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，筆者提出兩點建議：①加強自主高溫壓力傳感器的研究，特別是具有潛力的基于SiC的高溫壓力傳感器、SAW無線高溫壓力傳感器的研究；②緊跟國外研究進展，著手開展多參數(shù)集成高溫傳感器系統(tǒng)、高溫電路的研制。終，我國要完成傳感器的工程化、產(chǎn)業(yè)化，形成系列產(chǎn)品，提升技術(shù)整體水平與國際競爭力，為重型火箭發(fā)動機、航空發(fā)動機、高超發(fā)動機等先進動力設(shè)備的研制提供技術(shù)支撐。

　　壓力傳感器是目前應(yīng)用為廣泛的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機械結(jié)構(gòu)型的器件為主,利用壓電效應(yīng),把彈性體的形變轉(zhuǎn)換成對應(yīng)壓力的大小。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和MEMS技術(shù)的發(fā)展,壓力傳感器性能得到大幅提高，不僅體積小、質(zhì)量輕、功耗小，而且精度、穩(wěn)定性、可靠性更高，這也大大擴展了它的應(yīng)用市場。高溫壓力傳感器主要是為了解決高溫環(huán)境下各種氣體、液體壓力的測量，廣泛應(yīng)用于鍋爐、管道、高溫反應(yīng)容器內(nèi)的壓力、井下壓力和各種發(fā)動機腔體內(nèi)的壓力、高溫油品液位與檢測、油井測壓等領(lǐng)域壓力的測量。在這些領(lǐng)域中，傳感器都處于高溫環(huán)境條件下工作，使得傳感器的放大電路工作很容易失效，這也是高溫壓力傳感器設(shè)計的難點。解決辦法就是將傳感器件與放大電路相分離，其中傳感器件由MEMS工藝來實現(xiàn),信號激勵與信號處理由計算機來完成