高温压力传感器存在的问题和解决方案
2021-04-09标签:高温压力传感器
iC电容式高温压力传感器:
电容结构的压力传感器具有灵敏度高、动态响应快、温度稳定性高的特点。美国西储大学对电容式高温压力传感器进行了深入的研究,2004年该校的YoungDarrinJ等人利用APCVD在硅衬底上沉积3C-SiC薄膜制备了压力传感器,压力敏感单元结构如图所示,由于感压膜较薄,该传感器工作时,膜的中心与底部接触。这种传感器的最高工作温度可达到400℃,该温度下的灵敏度为7.7fF/torr。2008年该校的ChenLi又提出一种全SiC结构的电容式压力传感器。
在该方案中Chen利用低温氧化物LTO(Low-temperatureOxidation)作为牺牲层和密封材料,该种传感器的最高工作温度为574℃。另外,法国LETI研究所也开展了SiC电容式高温压力传感器的研究,主要技术指标:工作温度高于600℃,量程65kPa-145kPa,灵敏度1pF/100kPa,非线性<1%FS,精度<1%FS25。
国内北京遥测技术研究所的尹玉刚等人工作较为突出,研制了基于4H-SiC的全SiC电容式高温微压传感器,工作温度可达到600℃,实现了0~3kPa的微压测量,全温区精度达到3%,达到国内领先水平。与压阻式高温压力传感器类似,电容式高温压力传感器的工作温度同样受限于SiC欧姆接触的工作温度,另外高温下绝缘层漏电流的增大会降低电容测量精度。
SiC高温压力传感器主要关键工艺有:
1、电化学腐蚀
2、深反应离子刻蚀
SiC高温压力传感器目前存在的问题:
1、刻蚀深度难控制。
2、微通道影响,产生图案难。
3、无引线封装工艺
高温压力传感器解决途径:
1、SiC基片可从市场上购买。
2、电化学腐蚀和深反应离子刻蚀相结合控制刻蚀深度。
3、使用高电导率的金属和玻璃粉构成熔融物作为电极和外引线的过渡。
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