耐高温压力传感器研究现状与发展_张晓莉

　2011年第30卷第2期 传感器与微系统(T r a n s d u c e r a n dM i c r o s y s t e mT e c h n o l o g i e s)

综述与评论

耐高温压力传感器研究现状与发展

张晓莉1,陈水金2

(1.江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000;

2.华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640)

摘　要:现有商业化压力传感器绝大多数工作在常温条件下,工作温度高于200℃者尚不多见,远不能满

足高温下的压力测量要求,因此对高温压力传感器的研究成为必然。论述了国内外几类高温压力传感器

的研究进展、关键技术及应用情况,并探讨了主要存在的问题和未来的发展趋势。

关键词:高温压力传感器;多晶硅;碳化硅;声表面波;光纤

中图分类号:T H7 文献标识码:A 文章编号:1000—9787(2011)02—0001—04

R e s e a r c h s t a t u s a n dp r o g r e s s o f h i g h-t e m p e r a t u r e r e s i s t a n c e

p r e s s u r e s e n s o r s

Z H A N GX i a o-l i1,C H E NS h u i-j i n2

(1.S c h o o l o f Me c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g,J i a n g x i U n i v e r s i t yo f S c i e n c e＆T e c h n o l o g y,G a n z h o u341000,C h i n a;

2.S c h o o l o f Me c h a n i c a l＆A u t o m o t i v e E n g i n e e r i n g,S o u t hC h i n aU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y,G u a n g z h o u510640,C h i n a)

A b s t r a c t:A t p r e s e n t,m o s t p r e s s u r es e n s o r sw o r ka t n o r m a l t e m p e r a t u r e,a n ds e l d o m p r e s s u r es e n s o r w o r ka t

t e m p e r a t u r e a b o v e200℃.I t i s f a r f r o mm e e t i n g t h e n e e d o f m e a s u r e m e n t r e q u i r e m e n t s o ns p e c i a l b a c k g r o u n d.S o

t h e r e s e a r c ho f h i g h-t e m p e r a t u r er e s i s t a n c ep r e s s u r e s e n s o r i sn e c e s s a r y.S e v e r a l m a i nh i g h-t e m p e r a t u r e p r e s s u r e

s e n s o r i nw o r l d w i d ei sd i s c u s s e df r o m r e s e a r c hp r o g r e s s,k e yt e c h n o l o g ya n d a p p l i c a t i o n s.T h em a i np r o b l e m

e x i s t i n g a n d t h e

f u t u r ed e v e l o p m e n t t r e n da r e a n a l y z e d.

K e yw o r d s:h i g h-t e m p e r a t u r ep r e s s u r es e n s o r;p o l ys i l i c o n;s i l i c o nc a r b o n;s u r f a c ea c o u s t i cw a v e(S A W);

o p t i c a l f i b e r

0　引　言

高温压力传感器以其优良的高温工作能力在压力传感器中一直受到高度重视,是传感器研究的重要领域之一,也是各国政府努力掌握的高科技技术之一。

高温压力传感器是指在高于125℃环境下能正常工作的压力传感器。其在石油、化工、冶金、汽车、航空航天、工业过程控制、兵器工业甚至食品工业中都有着广阔的应用前景,例如:高温油井内的压力测量、各种发动机腔体内的压力测量、宇宙飞船和航天飞行器的姿态控制、高速飞行器或远程超高速导弹的飞行控制、喷气发动机、火箭、导弹、卫星等耐热腔体和表面各部分的压力测量。尤其在武器系统中高温压力传感器是动力系统所不可缺少的。因此,对高温压力传感器的研究与开发具有重要意义。

1　国内外研究现状

1.1　S O I单晶硅高温压力传感器

S O I(s i l i c o no n i n s u l a t o r)是新兴的半导体材料,最早应收稿日期:2010—05—13用于大功率半导体器件,S O I材料的特殊结构使之成为制作新型压力传感器的理想材料,也是国内外研究新型压力传感器的研究重点。国外已有研制成功的S O I单晶硅压力传感器,如,美国K u l i t e公司采用B E S O I技术开发出超高温的压力传感器X T E H—10L A C—190(M)系列,工作温度为-55～480℃;法国L E T I研究所目前也正在开发工作温度达400℃的S O I高温压力传感器。国内的研究也取得一些成绩,如西安交通大学采用先进的S I M O X技术成功研制出S O I耐高温微压力传感器,能在-30～250℃环境下完成1000M P a以下任意量程范围的压力测量,能承受2000℃瞬时高温冲击;天津大学也研制出了温度达300℃的S O I高温压力传感器。

S O I器件由于采用绝缘介质隔离,器件与衬底之间不存在电流通道,消除了体硅电路中常见的门锁效应,提高了电路的可靠性。其材料的特殊结构使它克服了传统体硅材料的不足,具有良好的抗辐射特性即抗软失效能力,并可以

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