压力传感器发展的四大阶段

压力传感器的历史可追溯到70多年前......压力传感器以半导体传感器的发明为标志,整个发展过程可以分为以下四个阶段...

  在现代工业设备中,压力传感器和检测仪表是不可或缺的一部分。压力传感器是一种把非电量转变成电信号的器件,而检测仪表在模拟电子技术条件下,一般是包括传感器、检测点取样设备及放大器(进行抗干扰处理及信号传输),当然还有电源及现场显示部分(可选择),电信号一般为连续量、离散量两种,实际上还可分成模拟量、开关量、脉冲量等,模拟信号传输采用统一信号(4-20mADC等)。数字化过程中,检测仪表变化比较大,经过几个阶段,近来多采用ASIC专用集成电路,而且把传感器和微处理器及网络接口封装在一个器件中,完成信息获取、处理、传输、存贮等功能。在自动化仪表中经常把检测仪表称为变送器,如问题变送器、压力变送器等。


  而压力传感器的历史可追溯到70多年前......压力传感器以半导体传感器的发明为标志,整个发展过程可以分为以下四个阶段:

  1、发明阶段(1945-1960年)

  这个阶段主要是以1947年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S.Smith)与1945发现了硅与锗的压阻效应,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。

  2、发展阶段(1960-1970年)

  随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001)或(110)晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属-硅共晶体,为商业化发展提供了可能。

  3、商业化阶段(1970-1980年)

  在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术,主要有V形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。

  4、微机械加工阶段(1980年至今)

  上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。

  如今压力传感器应用于各行各业,加之近年家用电器、汽车、信息产业三方面的飞速发展,对传感器需求大增,所以传感器制造业发展很快,形成独立的产业,这就拉动了工业设备,特别是半导体设备制造业的发展。


参与评论已发布评论0

0/500

发表评论

推荐阅读