壓力傳感器的發展曆程:
傳感(gǎn)器技術是現代測量和自動化係統的重要技術(shù)*,從(cóng)宇宙開發到海底探秘(mì),從的過程控製(zhì)到現代文明生活,幾乎(hū)每*項技術都(dōu)離不開傳感器,因此,許多對傳感器技術的發展十(shí)分重視,如日本(běn)把傳感(gǎn)器技術列為(wéi)六(liù)大(dà)核心技術(計算(suàn)機、通(tōng)信、激光、半導體、超導體和傳感器) **、在各類傳感器中壓力傳(chuán)感器具有體積小、重(chóng)量輕、靈敏度*、穩定可靠、成本低、便於集成化的優點,可廣泛(fàn)用於壓力、*度、加速度、液體的(de)流量(liàng)、流速、液位、壓強的測量(liàng)與控製。除此以外,還廣泛應用於水利、地質、氣象、化工、醫療衛生等方麵。由於該技術(shù)是平麵工藝與立體加工相結合,又便於集成化,*以可用來製成血壓計(jì)、風速計、水速計、壓力表、電子稱以(yǐ)及自動報警裝置等。壓力傳感(gǎn)器已成為各類傳感器中技術zui成熟、性能zui穩定、性價比zui*的*類傳感(gǎn)器。因此對於(yú)從(cóng)事現代測量(liàng)與自動控製*的技術人員必須了解和熟識*外壓力傳感器的研(yán)究現狀和發(fā)展趨勢。
壓力傳感(gǎn)器的發展曆程:現代壓力傳感器以半導體傳(chuán)感器的發明為標誌(zhì),而半導體傳感器(qì)的發展可以分為四個階段:
(1) 發明階段(1945 - 1960 年) :這個階段主要是以1947 年雙*性晶體管的發(fā)明為標(biāo)誌(zhì)。此後,半導體材料的這*特性得到(dào)較廣泛(fàn)應用。史密(mì)斯(C.S. Smith) 與1945 發(fā)現了矽與鍺(zhě)的壓阻效應 ,即當有外力作用於半導體材料時,其電阻將明顯發生變化。依據此原理製成的壓力傳感器(qì)是把應變電阻片粘在金屬(shǔ)薄膜上,即將力信號轉化為電信號進行測量。此階段zui小尺寸大約為1cm。
(2) 技術發展階段(1960 - 1970 年) :隨著(zhe)矽擴散技術的發展,技術人員(yuán)在矽的(001) 或(110) 晶麵選擇合適的晶向直接把應變電阻擴散在晶(jīng)麵上,然後在背麵加工成凹形,形成較薄(báo)的(de)矽彈性膜片,稱為矽杯 。這種形式的矽杯傳感器具有體積小、重量輕、靈敏(mǐn)度*、穩定(dìng)性好、成本低、便於集成化的優點,實現(xiàn)了金屬- 矽共晶體,為商業化發展提供了可能。
(3) 商業化集成加工階段(1970 - 1980 年) :在矽杯擴散理論的基礎上(shàng)應用了矽的(de)各(gè)向異性的腐蝕技術,擴散矽傳感器其加工工藝以矽(guī)的各項異性腐蝕技術為主,發展(zhǎn)成為可(kě)以(yǐ)自動控製矽膜厚度的(de)矽各向異性加工技術 ,主要有V 形槽法、濃硼自動中止法、陽*氧(yǎng)化法自動中止法和微機控製自動中止法(fǎ)。由於可以在多個表麵同時進行腐蝕,數千個(gè)矽壓力膜(mó)可以同時,實現了集成化的工廠加工模(mó)式,成本進*步降低(dī)。
(4) 微機械加工階段(1980 年- 今) :上世紀末出現的納米技(jì)術,使得微機械加工工藝成為可能(néng)。
通過微機械加工工藝可以由計算機控製加工出結構型的(de)壓力傳感器,其線度可以控製在(zài)微米級範圍內(nèi)。利用這*技術可以加工、蝕刻微米級的(de)溝、條、膜,使(shǐ)得壓(yā)力傳感器(qì)進入了微米階段。