高温压力传感器

高温压力传感器在航天、航空、国防建设、能源开发等领域有着广阔的应用需求。常温MEMS压力传感器主要以硅（Si）基压力传感器为主，在 100℃工作温度范围内，商业化的 Si 压力传感器工艺成熟、体积小、性能好，但是当其在超过 120℃环境使用时，内部 PN 结会出现漏电，传感器性能下降甚至失效。另外，Si 材料在大于 500℃时还会发生塑性变形，不能满足高温环境下压力测量的需求 。为此，国内外学者将目光投向其他材料，研究耐高温材料制备高温传感器的可行性。通过二十余年的研究，高温压力传感技术领域的研究成果丰富

　　据了解，传感器在恶劣环境特别是在高温、多相介质、高冲击高振动环境要进行长期稳定工作，对传感器的结构设计、原材料的选用、标定过程试验控制等都要有较高要求，而高温压力敏感芯片的自主制作是其中重要环节，比如高温压力传感器敏感芯片的制作选用SOI硅晶圆，在高温压力芯片的MEMS工艺制造中要严格控制腐蚀参数和离子注入能量，有效电阻刻蚀为隔离槽制作，电极也是全新工艺多层溅射和多层刻蚀等。

　　高温环境下的压力测量已成为国防、工业控制领域必须突破和掌握的基础关键技术之一。近年来，新材料的发现，MEMS工艺加工、封装工艺和传感器结构设计上的突破，促进了高温压力传感器的研究工作。国外在高温压力传感器的研究方面已取得了较大进展，形成了多种类型的产品。相比国外，国内高温压力传感器的研究起步较晚，虽然十二五期间在基于SiC的高温压力传感器的研究方面取得了一定进展，但要实现传感器真正意义上的工程化、产业化还需投入更多的精力。针对欧美对我国实施技术封锁的实际情况，以及国内高温压力传感器的发展现状，笔者提出两点建议：①加强自主高温压力传感器的研究，特别是具有潜力的基于SiC的高温压力传感器、SAW无线高温压力传感器的研究；②紧跟国外研究进展，着手开展多参数集成高温传感器系统、高温电路的研制。终，我国要完成传感器的工程化、产业化，形成系列产品，提升技术整体水平与国际竞争力，为重型火箭发动机、航空发动机、高超发动机等先进动力设备的研制提供技术支撑。

　　压力传感器是目前应用为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主,利用压电效应,把弹性体的形变转换成对应压力的大小。随着半导体技术和MEMS技术的发展,压力传感器性能得到大幅提高，不仅体积小、质量轻、功耗小，而且精度、稳定性、可靠性更高，这也大大扩展了它的应用市场。高温压力传感器主要是为了解决高温环境下各种气体、液体压力的测量，广泛应用于锅炉、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、油井测压等领域压力的测量。在这些领域中，传感器都处于高温环境条件下工作，使得传感器的放大电路工作很容易失效，这也是高温压力传感器设计的难点。解决办法就是将传感器件与放大电路相分离，其中传感器件由MEMS工艺来实现,信号激励与信号处理由计算机来完成