उच्च तापमान संवेदक का महत्व

हाल के वर्षों में, मेरे देश की सेंसर तकनीक तेजी से विकसित हो रही है, और इसके अनुप्रयोग क्षेत्र भी विस्तार कर रहे हैं। आधुनिक माप तकनीक के सबसे परिपक्व प्रकार के रूप में, नई प्रौद्योगिकियां, नई सामग्री और नई प्रक्रियाएं लगातार दबाव सेंसर के क्षेत्र में उभर रही हैं।

एक दबाव सेंसर एक उपकरण है जिसका उपयोग दबाव संकेतों का पता लगाने और उन्हें कुछ नियमों के अनुसार विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। इसका व्यापक रूप से विभिन्न उत्पादन, औद्योगिक और एयरोस्पेस क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। आवेदन क्षेत्रों के उपखंड के साथ, उच्च तापमान और कठोर वातावरण में दबाव माप जैसे कि उच्च तापमान वाले तेल के कुओं और विभिन्न इंजन गुहाओं को अधिक और अधिक महत्वपूर्ण होता जा रहा है, जबकि साधारण दबाव सेंसर में उपयोग की जाने वाली सामग्री एक निश्चित तापमान से अधिक होती है (उदाहरण के लिए, 120 से कम)। ° C) विफल हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप दबाव माप विफलता होगी। इसलिए, उच्च तापमान दबाव सेंसर एक बहुत महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा बन जाता है।

उच्च तापमान दबाव सेंसर का वर्गीकरण

उपयोग की जाने वाली विभिन्न सामग्रियों के अनुसार, उच्च तापमान वाले दबाव सेंसर को पॉलीसिलिकॉन (पॉली-एसआई) उच्च-तापमान दबाव सेंसर, एसआईसी हाई-टेम्परेचर प्रेशर सेंसर, एसओआई (इंसुलेटर पर सिलिकॉन) उच्च-तापमान दबाव सेंसर, एसओएस (साइपहायर पर सिलिकॉन) सिलिकॉन-सेंसर सेंसर्स, ऑप्टिकल फाइबर प्रेशर सेंसर्स, ऑप्टिकल फाइबर प्रेशर सेंसर्स, ऑप्टिकल फाइबर प्रेशर सेंसर्स में विभाजित किया जा सकता है। SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर की संभावनाएं बहुत आदर्श हैं। निम्नलिखित मुख्य रूप से SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर का परिचय देता है।

SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर

SOI उच्च-तापमान दबाव सेंसर का विकास मुख्य रूप से SOI सामग्री के उदय पर निर्भर करता है। Soi इन्सुलेटर पर सिलिकॉन है, जो मुख्य रूप से Si सब्सट्रेट लेयर और Si टॉप लेयर डिवाइस लेयर के बीच गठित अर्धचालक सामग्री को संदर्भित करता है। सिलिकॉन, और डिवाइस की विश्वसनीयता में सुधार करता है। इसके अलावा, SOI डिवाइस परत की उच्च तापमान विशेषताओं के कारण, यह उच्च तापमान दबाव सेंसर तैयार करने के लिए एक आदर्श सामग्री बन जाता है।

वर्तमान में, SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर को सफलतापूर्वक विदेशों में विकसित किया गया है, और काम करने का तापमान -55 ~ 480 ° C है; -55 ~ 500 ° C SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर संयुक्त राज्य अमेरिका में गुडरिच एडवांस्ड सेंसर प्रौद्योगिकी केंद्र द्वारा विकसित; फ्रांसीसी लेटी इंस्टीट्यूट द्वारा विकसित SOI हाई-टेम्परेचर प्रेशर सेंसर में 400 ° से अधिक का कार्य तापमान भी है। डोमेटिक रिसर्च इंस्टीट्यूशंस भी सक्रिय रूप से SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर, जैसे कि शीआन जियाओटॉन्ग यूनिवर्सिटी, तियानजिन विश्वविद्यालय और पेकिंग विश्वविद्यालय पर शोध कर रहे हैं। इसके अलावा, फेट्री फ्यूचर एडवांस्ड टेक्नोलॉजी रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ फेट्री भी संबंधित अनुसंधान कार्य कर रहा है, और वर्तमान परियोजना ने प्रदर्शन चरण में प्रवेश किया है।

SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर का कार्य सिद्धांत

सिद्धांत रूप में, SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर मुख्य रूप से एकल क्रिस्टल सिलिकॉन के पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव का उपयोग करता है। जब एक बल सिलिकॉन क्रिस्टल पर कार्य करता है, तो क्रिस्टल की जाली विकृत होती है, जो कि वाहक की गतिशीलता में परिवर्तन की ओर ले जाती है चित्र 2 (ए) में दिखाए गए अनुसार एक व्हीटस्टोन पुल बनाने के लिए परत; एक दबाव वापस गुहा को एक दबाव संवेदनशील संरचना बनाने के लिए SOI सब्सट्रेट परत पर etched किया जाता है।

चित्रा 2 (ए) व्हीटस्टोन पुल

जब दबाव-संवेदनशील संरचना को हवा के दबाव के अधीन किया जाता है, तो पीज़ोरेसिस्टोर का प्रतिरोध बदल जाता है, जो बदले में आउटपुट वोल्टेज वाउट को बदलने का कारण बनता है, और दबाव मूल्य को आउटपुट वोल्टेज मूल्य और पीज़ोरसिस्टोर के प्रतिरोध मूल्य के बीच संबंध के माध्यम से मापा जाता है।

SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर की निर्माण प्रक्रिया

SOI उच्च तापमान दबाव सेंसर की तैयारी प्रक्रिया में कई MEMS प्रक्रियाएं शामिल हैं। सेंसर की प्रक्रिया को समझने के लिए कुछ प्रमुख चरणों को संक्षेप में पेश किया गया है, जिसमें मुख्य रूप से पीज़ोरेसिस्टोर की तैयारी, धातु लीड तैयारी, दबाव-संवेदनशील फिल्म की तैयारी और दबाव कक्ष पैकेजिंग शामिल हैं।

Varistors की तैयारी की कुंजी डोपिंग एकाग्रता के नियंत्रण और बाद के नक़्क़ाशी मोल्डिंग प्रक्रिया के अनुकूलन में निहित है; धातु लीड परत मुख्य रूप से व्हीटस्टोन पुल के कनेक्शन के रूप में कार्य करती है; दबाव संवेदनशील फिल्म की तैयारी मुख्य रूप से गहरी सिलिकॉन नक़्क़ाशी प्रक्रिया पर निर्भर करती है; गुहा की पैकेजिंग आमतौर पर दबाव सेंसर के आवेदन के आधार पर भिन्न होती है,

चूंकि वर्तमान व्यवसायिक उच्च-तापमान दबाव सेंसर उच्च-तापमान वाले तेल कुओं और एयरो-इंजन जैसे विशेष कठोर वातावरण के दबाव माप आवश्यकताओं को अच्छी तरह से पूरा नहीं कर सकते हैं, उच्च तापमान दबाव सेंसर पर भविष्य के शोध अपरिहार्य हो गए हैं। इसकी विशेष संरचना और उच्च तापमान विशेषताओं के लिए, SOI सामग्री उच्च-परस्पर सेंसर्स के लिए आदर्श सामग्री बन गई है। SOI हाई-टेम्परेचर प्रेशर सेंसर पर भविष्य के शोध को उच्च तापमान वाले कठोर वातावरण में सेंसर की दीर्घकालिक स्थिरता और आत्म-हीटिंग समस्याओं को हल करने और दबाव सेंसर की सटीकता में सुधार करने पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए। पहलू।

बेशक, बुद्धिमान युग के आगमन के लिए भी अन्य बहु-विषयक प्रौद्योगिकियों के साथ संयुक्त रूप से उच्च-तापमान प्रेशर सेंसर की आवश्यकता होती है, जो अधिक बुद्धिमान कार्यों को लाने के लिए, जैसे कि आत्म-प्रतिस्पर्धा, आत्म-अंशांकन, और सूचना भंडारण सेंसर के लिए, ताकि जटिल उच्च तापमान पर्यावरणीय दबाव के मिशन को बेहतर ढंग से पूरा किया जा सके। ।