壓力變送器的發(fā)展歷程

壓力變送器以半導(dǎo)體變送器的發(fā)明為標(biāo)志,而半導(dǎo)體變送器的發(fā)展可以分為四個(gè)階段[1] :

1） 發(fā)明階段（1945-1960年）:

  這個(gè)階段主要是以1947 年雙極性晶體管的發(fā)明為標(biāo)志。此后,半導(dǎo)體材料的這一特性得到較廣泛應(yīng)用。史密斯（C.S. Smith） 與1945 發(fā)現(xiàn)了硅與鍺的壓阻效應(yīng)[2] ,即當(dāng)有外力作用于半導(dǎo)體材料時(shí),其電阻將明顯發(fā)生變化。依據(jù)此原理制成的壓力變送器是把應(yīng)變電阻片粘在金屬薄膜上,即將力信號轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行測量。此階段zui小尺寸大約為1cm。

2） 技術(shù)發(fā)展階段（1960-1970年）:

  隨著硅擴(kuò)散技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)人員在硅的（001） 或（110） 晶面選擇合適的晶向直接把應(yīng)變電阻擴(kuò)散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成較薄的硅彈性膜片,稱為硅杯[3] 。這種形式的硅杯變送器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定性好、成本低、便于集成化的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了金屬- 硅共晶體,為商業(yè)化發(fā)展提供了可能。

3） 商業(yè)化集成加工階段（1970-1980年）:

  在硅杯擴(kuò)散理論的基礎(chǔ)上應(yīng)用了硅的各向異性的腐蝕技術(shù),擴(kuò)散硅變送器其加工工藝以硅的各項(xiàng)異性腐蝕技術(shù)為主,發(fā)展成為可以自動控制硅膜厚度的硅各向異性加工技術(shù)[4 ] ,主要有V 形槽法、濃硼自動中止法、陽極氧化法自動中止法和微機(jī)控制自動中止法。由于可以在多個(gè)表面同時(shí)進(jìn)行腐蝕,數(shù)千個(gè)硅壓力膜可以同時(shí)生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了集成化的工廠加工模式,成本進(jìn)一步降低。

4） 微機(jī)械加工階段（1980 年-今）:

  上世紀(jì)末出現(xiàn)的納米技術(shù),使得微機(jī)械加工工藝成為可能。通過微機(jī)械加工工藝可以由計(jì)算機(jī)控制加工出結(jié)構(gòu)型的壓力變送器,其線度可以控制在微米級范圍內(nèi)。利用這一技術(shù)可以加工、蝕刻微米級的溝、條、膜,使得壓力變送器進(jìn)入了微米階段。

<<儀器儀表行業(yè)市場需求對象及覆蓋范圍
<<傳感器選用的一般原則