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压力变送器的发展历程


作者:admin 录入:admin 2018/6/2 8:34:08 减小字体增大字体

压力变送器以半导体变送器的发明为标志,而半导体变送器的发展可以分为四个阶段[1] :
1) 发明阶段(1945-1960年):
这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。此后,半导体材料的这一特性得到较广泛应用。史密斯(C.S. Smith) 与1945 发现了硅与锗的压阻效应[2] ,即当有外力作用于半导体材料时,其电阻将明显发生变化。依据此原理制成的压力变送器是把应变电阻片粘在金属薄膜上,即将力信号转化为电信号进行测量。此阶段最小尺寸大约为1cm。
2) 技术发展阶段(1960-1970年):
随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上,然后在背面加工成凹形,形成较薄的硅弹性膜片,称为硅杯[3] 。这种形式的硅杯变送器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、便于集成化的优点,实现了金属- 硅共晶体,为商业化发展提供了可能。
3) 商业化集成加工阶段(1970-1980年):
在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术,扩散硅变送器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主,发展成为可以自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术[4 ] ,主要有V 形槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化法自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产,实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。
4) 微机械加工阶段(1980 年-今):
上世纪末出现的纳米技术,使得微机械加工工艺成为可能。通过微机械加工工艺可以由计算机控制加工出结构型的压力变送器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力变送器进入了微米阶段。

本文章来自于:北京中瑞能仪表技术有限公司



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