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一种MEMS高温压力传感器 被引量:10
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作者 王伟忠 何洪涛 +1 位作者 卞玉民 杨拥军 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第6期387-393,共7页
基于硅压阻效应,利用微电子机械系统(MEMS)技术,研制了一种可用于多种领域的高温绝压压力传感器。为了达到耐高温的目标,传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)硅片加工,并利用有限元软件ANSYS对传感器芯片结构进行了应力仿真分析。同时,对传... 基于硅压阻效应,利用微电子机械系统(MEMS)技术,研制了一种可用于多种领域的高温绝压压力传感器。为了达到耐高温的目标,传感器芯片采用绝缘体上硅(SOI)硅片加工,并利用有限元软件ANSYS对传感器芯片结构进行了应力仿真分析。同时,对传感器的电阻结构、金属布线系统、传感器支撑层键合技术及流片工艺进行了设计,完成了芯片的加工。设计了传感器耐高温封装结构,完成了传感器的初级封装。最后,对常规MEMS压力传感器及研制的高温压力传感器的基本性能、电阻温度特性、漏电流温度特性进行了测试和对比,实验结果表明研制的高温压力传感器能够耐受350℃的高温。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 压力传感器 绝缘体上硅(SOI) 压阻效应 高温
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高灵敏度4H-SiC基高温压力传感器 被引量:6
2
作者 李永伟 梁庭 +3 位作者 雷程 李强 李志强 熊继军 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第6期489-495,538,共8页
p型4H-SiC相较n型4H-SiC具有更高的压阻效应,p型4H-SiC正方形膜片作为弹性元件相较圆形膜片具有更高的灵敏度。基于此,设计了一种基于p型4H-SiC压阻效应的高灵敏度碳化硅压力传感器,探索了Ni/Al/Ni/Au与p型4H-SiC之间形成良好欧姆接触... p型4H-SiC相较n型4H-SiC具有更高的压阻效应,p型4H-SiC正方形膜片作为弹性元件相较圆形膜片具有更高的灵敏度。基于此,设计了一种基于p型4H-SiC压阻效应的高灵敏度碳化硅压力传感器,探索了Ni/Al/Ni/Au与p型4H-SiC之间形成良好欧姆接触的条件,并制备了传感器芯片。在25~600℃空气环境中对传感器芯片的电阻进行了测试,验证了传感器在≤600℃下具有良好的电连接性。最后,在常温至250℃下对传感器进行性能测试。实验结果显示,常温环境下传感器具有较高的输出灵敏度为10.9μV/V/kPa,即使在250℃时其输出灵敏度也约为6.7μV/V/kPa。该研究为高温压阻式压力传感器发展提供了一定的技术参考。 展开更多
关键词 压力传感器 微电子机械系统(MEMS) 碳化硅(SiC) 压阻效应 弹性元件
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多晶硅压力传感器 被引量:4
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作者 张维新 毛赣如 +1 位作者 姚素英 曲宏伟 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 1996年第3期466-468,共3页
研制一种多晶硅压力传感器.它采用一氧化硅介质膜隔离代替p-n结隔离,提高了工作温度;通过控制掺杂浓度,改善了温度特性.实验表明,该传感器灵敏度高,工作温限高,温度漂移小.
关键词 多晶硅 压力传感器 压阻效应
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改性材料对炭黑填充压敏硅橡胶导电性能的影响 被引量:5
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作者 李斌 张学勇 +2 位作者 付朝阳 王鹏宇 全旺贤 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期92-97,共6页
针对纳米材料具有改善导电橡胶填料分散性、体系压阻特性及稳定性的效果,通过将2%的纳米白炭黑(SiO2)、非纳米白炭黑、纳米α-三氧化二铝(α-Al2O3)3种改性材料与不同含量炭黑并用填充硅橡胶,制备了导电硅橡胶。测试并研究了导电硅橡胶... 针对纳米材料具有改善导电橡胶填料分散性、体系压阻特性及稳定性的效果,通过将2%的纳米白炭黑(SiO2)、非纳米白炭黑、纳米α-三氧化二铝(α-Al2O3)3种改性材料与不同含量炭黑并用填充硅橡胶,制备了导电硅橡胶。测试并研究了导电硅橡胶的渗滤阈值、压阻特性及压阻范围。讨论了导电硅橡胶的迟滞及弛豫性能。通过扫描电镜照片,分析了纳米材料对导电硅橡胶的改性机理。研究表明,添加纳米材料后,导电硅橡胶的渗滤阈值降低,压阻范围及压力敏感区间明显扩大;炭黑在导电硅橡胶中分散更加均匀;导电硅橡胶电阻弛豫时间显著缩短并且迟滞性降低。 展开更多
关键词 导电硅橡胶 纳米改性材料 压阻效应 弛豫性 迟滞性
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Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9软磁粉/硅橡胶力敏复合材料的逾渗特性 被引量:2
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作者 李晓敏 吴菊英 +3 位作者 朱正吼 黄渝鸿 高洋 周佳 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期88-92,共5页
以三元嵌段共聚硅橡胶为基体,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁粉为应力敏感填充粒子,采用机械共混和精密铸压热成型方法制备出系列粉体含量的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁粉/硅橡胶接触应力敏感复合材料,重点研究了其交流阻抗、直流电阻、粒子间... 以三元嵌段共聚硅橡胶为基体,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁粉为应力敏感填充粒子,采用机械共混和精密铸压热成型方法制备出系列粉体含量的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9软磁粉/硅橡胶接触应力敏感复合材料,重点研究了其交流阻抗、直流电阻、粒子间及粒子与硅橡胶间相互作用程度等性能的逾渗特性。研究表明,该柔性力敏复合材料具有较显著的交流阻抗双逾渗特性。分析发现,"第一逾渗区"内材料的交流阻抗值由粒子的隧道跃迁主导,"第二逾渗区"内材料的交流阻抗大小取决于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9粒子链间的接触电阻值。 展开更多
关键词 FE73 5Cu1Nb3Si13 5B9软磁粉 硅橡胶 逾渗特性 压阻效应 磁效应
原文传递
碳化硅高温压力传感器设计及工艺研究 被引量:1
6
作者 肖淼 任向阳 +2 位作者 李振波 张治国 李新 《微处理机》 2020年第5期1-5,共5页
碳化硅因其优越的半导体性质和物理性质,在传感器领域具有广阔的应用前景。采用第三代半导体碳化硅材料制备的高温压力传感器可在高温的恶劣环境下表现出极佳的稳定性,实现对压力的准确测量,相关研究工作备受业界关注。针对当前碳化硅... 碳化硅因其优越的半导体性质和物理性质,在传感器领域具有广阔的应用前景。采用第三代半导体碳化硅材料制备的高温压力传感器可在高温的恶劣环境下表现出极佳的稳定性,实现对压力的准确测量,相关研究工作备受业界关注。针对当前碳化硅传感器研制尚处在初级阶段的现实,介绍几种不同类型的碳化硅压力传感器,并对传感器的设计与制作工艺进行比较分析。基于对碳化硅压力传感器国内外研究现状的简述,分析了当下主流的封装结构,兼对设计、制作所面临的问题进行深入探讨。 展开更多
关键词 碳化硅 高温压力传感器 压阻效应
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静压桩贯入试验硅压阻式传感器的研制及应用 被引量:1
7
作者 王永洪 张明义 +2 位作者 张春巍 白晓宇 苗德滋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第6期843-847,共5页
根据静压桩贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力测试对传感器的要求,介绍了硅压阻式压力传感器的压阻效应和工作原理。针对尝试采用的模型桩硅压阻式传感器安装工艺,研制了两种出现方式的传感器,并对贯入过程中桩端阻力、... 根据静压桩贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力测试对传感器的要求,介绍了硅压阻式压力传感器的压阻效应和工作原理。针对尝试采用的模型桩硅压阻式传感器安装工艺,研制了两种出现方式的传感器,并对贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力进行了测试。试验结果表明,硅压阻式压力传感器成活率高达100%,模型桩硅压阻式传感器安装工艺可行,测试结果准确、可靠。硅压阻式传感器可以应用到静压桩贯入模型试验中。 展开更多
关键词 硅压阻式传感器 压阻效应 静压桩 贯入 模型试验
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基于约瑟夫逊效应的高g值高分辨率加速度计的设计与仿真
8
作者 段宏伟 郑文 《中北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2017年第3期341-347,共7页
针对目前压阻式加速度计分辨率不高的特点,设计了一种基于约瑟夫逊效应与硅压阻效应相结合的检测高g值的微机械加速度计,其具备信噪比低和分辨率高等优点.该加速度计采用四悬臂梁质量块结构,在悬臂梁根部附近布置压敏电阻,可将加速度输... 针对目前压阻式加速度计分辨率不高的特点,设计了一种基于约瑟夫逊效应与硅压阻效应相结合的检测高g值的微机械加速度计,其具备信噪比低和分辨率高等优点.该加速度计采用四悬臂梁质量块结构,在悬臂梁根部附近布置压敏电阻,可将加速度输入转化成硅晶格的应变,从而引起压阻器件的阻值变化,并使测量电路的惠斯通电桥两端的电压发生变化,将该电压通过约瑟夫逊效应原理测量出来,则可反推出悬臂梁上所施加的力.通过Ansys软件对加速度计的静态及动态性能进行仿真,得出该加速度计的量程为200 000g,带宽为220kHz,响应时间为1.09μs,分辨率小于1g. 展开更多
关键词 约瑟夫逊效应 硅压阻效应 加速度计 高过载 动态特性
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大量程高韧导电硅橡胶复合材料压力传感器的研制 被引量:1
9
作者 吕双坤 彭曼琳 +4 位作者 刘剑 盖卫明 姜瑞娟 梁国进 支春义 《合成橡胶工业》 CAS 北大核心 2023年第6期509-518,共10页
基于纳米导电橡胶的压阻效应,使用基体材料硅橡胶、纳米超导电用炭黑、真丝纤维织物、叉指电极、缓冲高分子材料及封装模具,采用密炼、开炼、固化、封装等工艺制备了导电硅橡胶复合材料压力传感器,通过优化导电填料在硅橡胶基体中的含... 基于纳米导电橡胶的压阻效应,使用基体材料硅橡胶、纳米超导电用炭黑、真丝纤维织物、叉指电极、缓冲高分子材料及封装模具,采用密炼、开炼、固化、封装等工艺制备了导电硅橡胶复合材料压力传感器,通过优化导电填料在硅橡胶基体中的含量制得了具有最佳压阻特性的导电硅橡胶复合材料,最后探究了封装压力传感器在桥梁支座模型上的应用性能。结果表明,当纳米超导电用炭黑BeaBlack CT-5质量分数为6.11%时,导电硅橡胶复合材料达到渗透阈值点,其压阻特性最佳;将真丝纤维织物植入导电硅橡胶所得的导电传感复合材料再与柔性叉指状单层电极进行结合并封装处理,可制备量程增大、探测灵敏、韧性增强的压力传感器;该压力传感器压力信号与电信号具有良好的线性关系,可以实现0~40 MPa范围内的压力探测;此外该压力传感器在桥梁支座模型测试中的测试值与理论值高度吻合。 展开更多
关键词 纳米导电硅橡胶 压力传感器 纳米超导电用炭黑 压阻效应 叉指状单层电极 灵敏度 应用性能
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Structure characteristics and piezoresistive effect of nc-Si:H films 被引量:1
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作者 何宇亮 武旭辉 +2 位作者 林鸿溢 王珩 李冲 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 1995年第20期1684-1687,共4页
In recent years, using the ultra-vacuum PECVD system, we have successfully prepared the nano-crystalline silicon films (nc-Si:H). The nc-Si:H films are composed of a mass of fine microcrystallites with the mean grain ... In recent years, using the ultra-vacuum PECVD system, we have successfully prepared the nano-crystalline silicon films (nc-Si:H). The nc-Si:H films are composed of a mass of fine microcrystallites with the mean grain size of 3—5nm and the volume crystalline fraction of X_c=(50±5)%. The spacing between grains is constituted by a great number of interfaces, as shown in fig. 1. From the figure, it is estimated that the thickness of the interfaces is 1—4 atomic layers (≤1nm) and the volume fraction of the interfaces is about 40%. It is obvious that the microstructure of the nc-Si:H films is quite diffe 展开更多
关键词 NANO-CRYSTALLINE silicon FILM piezoresistive effect.
原文传递
带恒温控制与自校正的硅铝异质结构压力传感器研究 被引量:1
11
作者 谢晓璐 张加宏 +2 位作者 邢俊 王超 冒晓莉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期733-741,共9页
传统硅基压力传感器普遍具有灵敏度低、温漂和时漂明显等半导体器件固有属性.本文提出的硅铝异质结构MEMS压力传感器及其恒温控制和自校正方法可一定程度上解决该问题.采用SOI硅片制造了具有压阻放大效应的新型硅铝异质结构压力传感器芯... 传统硅基压力传感器普遍具有灵敏度低、温漂和时漂明显等半导体器件固有属性.本文提出的硅铝异质结构MEMS压力传感器及其恒温控制和自校正方法可一定程度上解决该问题.采用SOI硅片制造了具有压阻放大效应的新型硅铝异质结构压力传感器芯片,利用有限元仿真验证了其有效性.随后为其设计了恒温控制封装结构和自适应优化目标值PID加热控制策略,采用热稳态分析验证了该恒温控制封装的合理性.传感器采用AD5420可调电流源来模拟传感器的标定压力,在传感器发生一定时漂特性后更新传感器的输出特性,完成自校正操作.实验表明单个应力敏感硅铝异质结构在恒温系统控制下达到0.283 mV/V/kPa的灵敏度,结合温度参考结构的差分输出,传感器的热零点漂移系数从-6.92×10-1%FS/℃减小至-1.51×10^(-3)%FS/℃,且可达到±5.5 kPa的预测误差,同时自校正操作将传感器最大预测误差从-6.1 kPa减小至5.0 kPa.本文提出的硅铝异质结构压力传感器的温度补偿与时漂补偿方案对优化压阻式压力传感器的综合性能有着一定的借鉴意义. 展开更多
关键词 硅铝异质结构 压阻放大效应 温度补偿 恒温控制系统 时间漂移 自校正
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