压力传感器的发展史上经历了四个阶段,现已成为各类传感器中技术最成熟、性能稳定、性价比最高的一类传感器,有着体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低以及便于集成化的优点,并广泛应用于水利、地质、气象、化工和医疗卫生等方面。听起来是不是很厉害呢?所以我们更要了解它的发展历史,这样才能更加深入的了解,前面我们也说到了历经四个阶段,那么这四个阶段是怎样的呢?
1945-1960年,这个阶段主要以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,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传感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。
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。这种形式的硅杯传感器具有体积小、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。
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,扩散硅传感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,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。
1980年到现在,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传感器,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,使得压力传感器进入了微米阶段。
以上是压力传感器历经的四个阶段,在压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制等领域广泛使用,未来也会渗透到更多的行业中,有着更多的应用,起到重要作用。
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