绝缘体上硅高温压力传感器研究

采用有限元分析工具ANSYS完成了一种矩形弹性膜绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器的优化设计，制作出样品，并与相同结构、工艺的多晶硅压力传感器进行了对比测试。结果表明：1：2的膜片宽长比可以使SOI压力传感器的灵敏度达到220mV／MPa，远大于多晶硅压力传感器的灵敏度(约50mV／MPa)。此外，该传感器能够工作在200℃的高温环境中，有良好的长期稳定性，30d内的零点时间漂移为0．12％。     

一种新型有源温度补偿硅压力传感器

本文是根据晶体管的发射结偏压随温度变化的关系,来代换扩散硅压力传感器中利用扩散电阻进行温度补偿的原理和优越性。     

硅集成压力传感器设计

主要对硅集成传感器的理论设计进行了分析和探讨。     

耐高温硅隔离压阻力敏芯片的研究

采用微型机械电子系统技术制作出了具有高精度、高频响特点的耐高温硅隔离压阻力敏芯片.根据压阻力敏芯片的版图设计结构,基于弹性薄板小扰度弯曲理论计算分析了压阻力敏芯片的结构尺寸和固有频率.采用静电键合工艺将压阻力敏芯片封装在硼硅玻璃环上,形成倒杯式弹性敏感单元,通过有限元仿真分析了玻璃环对压阻力敏芯片性能的影响.根据温度实验数据及计算结果,得到压阻力敏芯片各温度点的热零点漂移的绝对值均小于0.02%FS·℃-1,说明该压阻力敏芯片的准确度等级优于0.1%FS·℃-1,且零点稳定性好.     

实现线性输出的单面推挽式硅电容压力传感器

介绍一种单面构造的工作于推挽方式的微机械硅电容压力传感器，详细论述了线性化设计原理和传感器制作工艺，测试结果表明，该传感器可以将线性度的提高一个量级。     

热激励谐振式硅微结构压力传感器

针对一种以矩形硅膜片为一次敏感元件、硅梁谐振子为二次敏感元件采用电阻热激励、压敏电阻拾振的谐振式压力微传感器 ,简述了其工作机理 ;从谐振式硅微传感器整体优化设计、闭环系统优化设计、微弱信号检测、敏感元件工艺实践、开环特性测试等方面介绍了该传感器研究与研制过程中近期取得的阶段性研究结果     

四端硅压力传感器的解析模型

利用正则摄动法,采用合理的边界条件,求解四端硅压力传感器二维电势的偏微分方程,得出了该传感器二维电势的解析表达式;并由此导出了随应力而变的最大输出电压的解析表达式,且给出了输出电压与器件尺寸的精确关系。该模型物理意义明确,参数提取方便,其计算结果与数值解、实验数据较好吻合,可以很方便地进行器件设计和模拟。     

硅-兰宝石集成压力传感器原理及制作工艺

硅-兰宝石集成压力传感器是一种无隔离结的固态压阻式传感器,它具有耐高温,耐腐蚀,抗辐射等许多硅集成压力传感器所无法比拟的优点。本论文在简要分析了硅-兰宝石压力传感器原理的基础上,就宝石杯的加工,P型硅膜的外延,及敏感桥路制作的重要关键工艺进行了较详尽的探讨、分析,并分别给出了相应的解决方法。此外,还就传感器的结构设计进行了扼要的探讨,并予以解决。本论文为硅-兰宝石压力传感器的研制、开发、应用提供较全面的基础。     

硅压力传感器基座受力变形时的输出性能

为分析硅压力传感器基座受力变形对传感器输出性能的影响,首先利用弹性力学理论和板壳理论分析推导了压力传感器方形膜片应力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;再利用ANSYS进行分析模拟,探究了传感器基座结构变形对应变膜应力差的影响;然后针对减小基座受力变形对芯片受力的影响,对基座结构进行适当优化,并对比仿真分析的结果;最后通过实验测得优化前后的传感器输出数据.结果表明,传感器基座结构优化后,传感器硅芯片中心最大变形量从2.172μm降低到1.819μm,输出误差从0.95%下降到0.60%.     

耐高温压阻力敏硅芯片及静电键合工艺

采用微型机械电子系统(MEMS)技术制作出了平膜型硅隔离(SOI)耐高温压阻力敏硅芯片,采用静电键合工艺将该力敏硅芯片封装在硼硅玻璃环上,制作出倒杯式弹性敏感单元.分析了静电键合时力敏硅芯片与玻璃环的对准偏差对力敏硅芯片非线性的影响;实验验证了静电键合工艺对硅芯片温度性能的影响以及制作的耐高温压力传感器的性能.结果表明,对准偏差对硅芯片的非线性有较大影响;静电键合工艺对硅芯片的零位时漂和热零点漂移影响较小;制作的耐高温压力传感器具有优良的性能指标,能满足实际的工程应用需求.     

自结合碳化硅材料高温氧化行为研究

研究了气孔率为１１ ．５ ％ 的自结合碳化硅材料在１ ３００ ℃空气中的高温氧化行为．研究结果表明：氧化初期形成的非晶态ＳｉＯ２ 对材料中孔隙与裂纹尖端起钝化作用，造成材料室温强度随氧化时间的增加而增加．当氧化２２ ．５ ｈ 时，材料强度最高，达２９３ ＭＰａ；随着氧化时间的增加，非晶态ＳｉＯ２ 晶化形成方石英，以及冷却过程中引发的表面裂纹，造成材料室温强度的降低．表面裂纹的出现，使得自结合碳化硅的氧化增重动力学曲线符合对数规律     

基于硅隔离衬底的高深宽比微型杠杆机构研究

针对微机电系统微执行器输出位移小,不能满足实际工作需要的问题,设计了一种微型柔性杠杆位移放大机构,并用有限元方法对放大倍数及影响因素进行了分析.该机构不含任何旋转部件,利用单晶硅微梁的弹性变形来实现微位移的放大,采用深层反应离子刻蚀技术将整个机构制作在硅隔离衬底上,并把它置于40%的HF溶液中使其成功释放.对集成加工在同一衬底上的电热微执行器进行了性能测试,测试结果表明,在没有优化的条件下,加工的两级微型杠杆机构在14 V工作电压下的放大倍数为18.9倍,输出位移达到36μm,测试结果与仿真结果相吻合.     

深水合成基钻井液高温高压流变特性

合成基钻井液(synthetic-based mud,SBM)是用于海洋深水油气资源开发的重要工作流体,其高温高压流变特性直接影响着深水油气井建设及后续生产.以南海B气田群合成基钻井液为典型体系,检测了合成基钻井液高温高压流变参数,分析了体系高温高压(high temperature high pressure,HTH...     

集成硅力敏器件的温度和非线性补偿

本文主要论述了为提高力敏器件的性能和可靠性,进行温度补偿和非线性补偿的工作原理。结合理论计算和实验结果给出外围电路设计的基本依据。讨论了温度与非线性补偿整体化问题。以上面论述结果为基础,给出了一种典型的力敏器件的芯片剖面图。     

一种半导体压力传感器

根据有限元工具ANSYS的分析结果,设计了一种半导体压阻式压力传感器——绝缘体上硅(SOI)压力传感器,并完成了制作.测试表明,除具有良好的静态特性之外,与同类压力传感器相比,SOI压力传感器的工作温区宽,最高工作温度可达220℃;稳定性高,30d内的零点漂移小于0.2%;温度特性好,灵敏度温度系数约为-5.1×10-4/℃.此外传感器的结构简单,采用半导体集成电路平面工艺结合微机械加工技术制作,易于实现批量生产,有广阔的应用前景.     

硅橡胶绝热材料热化学烧蚀特征试验分析

采用烧蚀试验发动机对硅橡胶绝热材料进行了燃气速度仅为0.48 m/s,粒子含量极低的热化学烧蚀试验研究。得到了炭化烧蚀率和质量烧蚀率。观测分析了烧蚀后炭化层和热解层表面和侧面的宏观、细观结构特征。将硅橡胶绝热材料的热化学烧蚀特征与相同试验条件下的三元乙丙橡胶绝热材料烧蚀特征进行了对比,给出了硅橡胶绝热材料烧蚀建模计算的一些建议。     

高温高压液氢离解效应研究

在ab-initio理论基础上,利用前期获得的与实验吻合较好的CEIMC法模拟结果,采取配位数分析法详细研究了高温高压液氢的离解过程,确定了不同状态下液氢的离解度数值,系统讨论了分子离解对液氘冲击特性的影响.当冲击压力低于20GPa时,液氘分子主要为双原子分子态;冲击压力大于53GPa时,主要为单原子分子态;压力处于两者之间时为D2与D的共存态. 在T-ρ面及T-P面内划分出了液氢分子开始离解及完全离解的临界线,认为高温高压液氢金属化应至少有50%氢分子离解.