耐高温压力传感器研究现状与发展_张晓莉

耐高温温度传感器3000度耐高温温度传感器是一种用于测量极高温度的传感器。

它能够稳定并准确地测量高达3000度的温度，因此在许多高温环境应用中起着重要的作用。

本文将介绍耐高温温度传感器的原理、应用领域、性能特点以及市场前景。

首先，我们来了解一下耐高温温度传感器的原理。

这种传感器主要利用高温下材料的热敏电阻性质来进行温度测量。

在高温环境下，传感器的电阻值会随着温度的变化而发生变化，通过测量电阻值的变化可以得到高温环境的温度值。

耐高温温度传感器通常采用耐高温材料制成，以确保其在极高温度下的工作稳定性和耐用性。

耐高温温度传感器广泛应用于多个领域。

首先，它在高温工业领域中具有重要的应用价值，如钢铁、冶金、电力等行业。

在这些行业中，高温是常态，因此需要可靠的高温测量设备。

耐高温温度传感器能够稳定测量高温炉内的温度，确保生产过程的安全和稳定。

其次，耐高温温度传感器在航空航天领域也有广泛应用。

在火箭发动机、航空发动机等高温环境下，需要精确测量温度以确保设备的正常运行。

耐高温温度传感器能够在这些极端环境下提供可靠的温度测量，为航空航天领域的研发和生产提供支持。

此外，耐高温温度传感器还可以在石油化工、玻璃制造、金属加工等行业中应用。

在这些行业中，高温环境下的工艺过程需要准确的温度控制，以确保产品质量和生产效率。

耐高温温度传感器可以提供高精度的温度测量，帮助企业实现高效、稳定的生产。

耐高温温度传感器具有一些重要的性能特点。

首先，它具有高精度的温度测量能力，能够在高温下提供稳定、准确的温度值。

其次，耐高温温度传感器具有较高的耐用性和长寿命，能够在恶劣的高温环境中工作数年而不损坏。

此外，耐高温温度传感器还具有较高的抗干扰能力，能够抵抗来自外部电磁和热辐射的干扰。

在市场方面，耐高温温度传感器具有广阔的前景。

随着工业技术的发展和需求的增加，高温测量的需求也在不断增长。

耐高温温度传感器的稳定性和可靠性使其成为高温环境下首选的温度测量设备。

传感器技术综述Luqingsong@摘要：本文简介了传感器技术的原理、分类和应用，以位移传感器为例概述了传感器技术的研究现状，在此基础上分析了我国传感器技术发展中存在的问题和解决方法，分析了传感器技术的发展方向。

关键词：传感器技术应用研究发展方向1传感器传感器是一种检测装置，一般由敏感元件、传感元件和其他辅助件组成，有时也将信号调节也转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。

能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器通常可以按照一系列方法进行分类。

根据用途分类，传感器常以测别的物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等；根据工作原理分类，传感器可以依据工作原理进行命名，如振动传感器、磁敏传感器、生物感器等；按输出信号，可分为模拟传感器和数字传感器等；还可按照传感器的制造工艺、构成、作用形式等进行分类。

[1]随着微电子技术、微机械加工技术、光电科学以及当代生物科学等高新技术的推动下，传感器己经从过去单一功能转变为功能多样、科技含量高的新型产品。

传感器技术是当前代表国家综合科研水平的重要技术，传感器技术的具体应用是传感器技术转化的重要途径和方法。

其所涉及的知识领域非常广泛，研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。

2主要传感技术分类[2][5]2.1光电传感技术光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。

随着光电科技的飞速发展，光电传感器己成为光电传感器己成为各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，并在传感器应用中占据着重要的地位，其中在非接触式测量领域更是扮演者无法替代的角色。

光电传感器工作时，光电器件负责将光能(红外辐射、可见光及紫外辐射)信号转换为电学信号。

光电器件不仅结构简单、经济性好，且具有响应快、可靠性强等优势，在自动控制、智能化控制等方面应用前景十分广阔。

中北大学
毕业设计开题报告
学生姓名：学号：
学院、系：仪器与电子学院
专业：微电子科学与工程
设计题目：高温压力传感器结构设计及仿真指导教师:
2013 年 12月10 日
毕业设计开题报告
图1 压阻式压力传感器
图2 压力传感器的膜片
压阻式微型压力传感器的工作原理是单晶硅或多晶硅的压阻效应[20]。

一般情况下，通
图3，惠斯通电桥
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图4，压阻式压力传感器结构示意图
在此类传感器中，弹性膜片越薄、平面尺寸越大、变形越剧烈则输出灵敏度越高。

但
毕业设计开题报告。

耐高温SOI结构压力敏感芯片的研制1引言高温压力传感器是一类使用环境特殊的压力传感器，广泛用于航空航天、石油化工、汽车和兵器工业等领域高温环境下的压力测量。

如何研制适宜高温环境下应用的压力传感器一直备受关注。

单晶硅SOI结构耐高温压力传感器的敏感电阻做在绝缘层上，通过绝缘层实现电阻间的电气隔离，解决了pn结隔离压力传感器工作温度高于125℃时的失效问题，可以有效改善pn结隔离引起的非线性问题[4]。

此外，SOI结构压力传感器不易受光、电磁和ESD干扰1 引言高温压力传感器是一类使用环境特殊的压力传感器，广泛用于航空航天、石油化工、汽车和兵器工业等领域高温环境下的压力测量。

如何研制适宜高温环境下应用的压力传感器一直备受关注。

单晶硅SOI结构耐高温压力传感器的敏感电阻做在绝缘层上，通过绝缘层实现电阻间的电气隔离，解决了pn结隔离压力传感器工作温度高于125℃时的失效问题，可以有效改善pn结隔离引起的非线性问题[4]。

此外，SOI结构压力传感器不易受光、电磁和ESD干扰，同时与pn 相关的噪声被排除，这些有利于提高传感器的稳定性和可靠性。

本文在SIMOX技术商用SOI晶圆的基础上，设计耐高温SOI结构压力敏感芯片的结构，基于MEMS工艺制作敏感芯片，并在高温条件下对封装后的传感器进行静态测试。

2 高温压力传感器芯片设计与制作同常规扩散Si压力传感器相比，单晶硅SOI结构高温压力传感器芯片设计与制作的不同点体现在晶圆材料和电极引线上。

制备SOI材料的主流技术包括氧离子注入形成埋层(SIMOX)技术、硅片键合背面腐蚀(BFSOI)技术和智能剥离(smart-cut)技术等。

为保证工艺的重复性，本文采用新傲公司SIMOX技术制作的商用p型SOI晶圆，顶层硅厚度为230 nm，晶圆厚度为500μm。

传感器芯片采用方形膜片结构，依据有限元分析结果，设计敏感电阻在膜片上所处位置，如图1所示。

R1和R3沿(110)晶向排布，利用纵向压阻效应，R2和R4也沿(110>晶向排布，利用横向压阻效应，4个电阻接成惠斯登电桥结构，电路设计为半开环形式，以方便零点漂移和灵敏度漂移的补偿，采用1 mA恒流源供电。

高温压力传感器高温压力传感器是工业实践中最为常用的一种压力变送器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及石油管道、水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道送风、锅炉，熔炉等浩繁行业。

目录产品概述产品应用产品特性相关参数工作原理产品选型进展方向产品概述高温压力传感器是工业实践中最为常用的一种压力变送器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及石油管道、水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道送风、锅炉，熔炉等浩繁行业。

高温压力传感器是为了解决在高温环境下对各种气体、液体的压力进行测量。

重要用于测量锅炉、管道、高温反应容器内的压力、井下压力和各种发动机腔体内的压力、高温油品液位与检测、油井测压等领域。

目前，讨论比较多的高温压力传感器重要有SOS，SOI，SiO2，Poly2Si等半导体传感器，还有溅射合金薄膜高温压力传感器、高温光纤压力传感器和高温电容式压力传感器等。

半导体电容式压力传感器相比压阻式压力传感器其灵敏度高、温度稳定性好、功耗小，且只对压力敏感，对应力不敏感，因此，电容式压力传感器在很多领域得到广泛应用。

高温压力传感器由硅膜片、衬底、下电极和绝缘层构成。

其中下电极位于厚支撑的衬底上。

电极上蒸镀一层绝缘层。

硅膜片则是利用各向异性腐蚀技术，在一片硅片上从正反面腐蚀形成的。

上下电极的间隙由硅片的腐蚀深度决议。

硅膜片和衬底利用键合技术键合在一起，形成具有肯定稳定性的硅膜片电容压力传感器。

产品应用高温压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及石油管道、水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道送风、锅炉，熔炉等浩繁行业。

产品特性1.传感器：能感受规定的被测量并依照肯定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

通常有敏感元件和转换元件构成。

①敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。

浅析压力传感器发展历程及国内外市场应用压力传感器是一种能够测量和监测压力的设备，广泛应用于工业控制、汽车工程、医疗仪器、环境监测等领域。

本文将从压力传感器的发展历程以及国内外市场应用两个方面进行分析，以期全面了解压力传感器的发展和应用现状。

一、压力传感器的发展历程20世纪初，压力传感器主要采用机械式结构，常见的有弹簧式压力计和气压计。

这些传感器结构简单，可靠性高，但存在重量大、体积大等问题，适用范围有限。

20世纪60年代，随着半导体技术的快速发展，压力传感器开始采用半导体敏感元件。

这些传感器能够将压力转化为电信号输出，具有灵敏度高、体积小、重量轻等优点。

但由于技术指标有限，主要应用于实验室研究和部分工业应用。

20世纪80年代，随着微电子技术的成熟，微电子压力传感器开始迅速发展。

利用微电子加工技术，将压力传感器微小化、集成化，大大提高了性能指标和可靠性，适用于更广泛的应用领域。

21世纪至今，随着微纳米技术的不断进步，微纳米压力传感器逐渐成为研究热点。

这些传感器利用纳米材料和纳米加工技术，实现了更高的灵敏度、更小的尺寸以及更低的功耗。

同时，新型材料和结构的应用也为传感器的应用带来了更多的可能性。

二、国内外市场应用情况1.工业控制领域：压力传感器在工业控制领域的应用非常广泛，用于测量和控制各种液体和气体的压力。

特别是在化工、石油、电力等行业，压力传感器的需求量较大。

2.汽车工程领域：汽车行业是压力传感器的重要应用领域之一、传感器用于监测和控制发动机燃油、涡轮增压、轮胎气压等参数，提高汽车的性能和安全性。

3.医疗仪器领域：压力传感器在医疗仪器中起着至关重要的作用，如呼吸机、血压计、体重测量仪等。

传感器能够准确测量患者体内的压力参数，为医生提供可靠的诊断和治疗依据。

4.环境监测领域：随着环境污染问题的日益突出，压力传感器在环境监测中的应用也越来越重要。

例如，用于大气压力、水源压力和土壤压力的监测，能够提供相关的环境数据以供科学研究和政策制定。

基于SOI技术高温压力传感器的研制陈勇;郭方方;白晓弘;卫亚明;程小莉;赵玉龙【摘要】针对油气田等领域高温高压环境要求,介绍了一种高温压力传感器芯片的设计及研制,设计的高温压力传感器芯片解决了传统压阻式传感器在高温高压环境下的热稳定性问题.通过静电键合封装技术将耐高温SOI压阻芯片与玻璃片在真空环境下封装结合为一体,作为全硅结构的压力传感器的弹性敏感单元,解决高温环境下测量大量程压力的难题.同时,采用高温充硅油技术,用波纹片和高温硅油将被测量介质隔离开来,提高了传感器的适应能力.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3页(P4-6)【关键词】高温压力传感器;硅隔离;静电键合;波纹膜片;封装【作者】陈勇;郭方方;白晓弘;卫亚明;程小莉;赵玉龙【作者单位】长庆油田油气工艺研究院,陕西西安710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;西安交通大学机械学院,机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安710049;长庆油田油气工艺研究院,陕西西安710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;长庆油田油气工艺研究院,陕西西安710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;长庆油田油气工艺研究院,陕西西安710018;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西西安710018;西安交通大学机械学院,机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安710049【正文语种】中文【中图分类】TP2120 引言为了满足石油化工、航空航天等高温恶劣工况条件下的压力测试要求，基于硅隔离SOI(Silicon on Insulator)技术的耐高温压力传感器得到了广泛的应用[1]。

目前我国油气田领域高性能传感器主要依赖进口，严重制约了我国石化行业的发展。

针对油气田等特殊领域压力测量问题，文中所提出的高温压力传感器采用MEMS工艺，基于先进的高能氧离子注入SIMOX技术，制作了全硅结构的压阻力敏芯片，解决了传统扩散硅压阻式压力传感器难于在120 ℃以上高温下工作的问题，并通过波纹膜片进行介质隔离，提高了传感器芯片的热稳定性和可靠性，研制的高温压力传感器可以在0～200 ℃的条件下工作，具有工作温度高、体积小、灵敏度高等优点，能够满足石油化工等自动化领域中的压力测量要求。