压力传感器芯体的常见材质
点击次数：2036 更新时间：2020-03-24
压力传感器芯体材质种类多种多样，根据不同工况可使用不同的芯片材质，下面我们来说说几种常见的材质。
一、单晶硅
硅广泛应用于集成电路和微电子器件的生产，主要利用硅的电学性能； 在 MES 的微机械结构中，利用硅的力学性能生产新一代硅机电器件和器件..该材质由于其储量非常丰富，因此成本低，在价格上上也就非常实惠。硅晶体生长容易，存在超纯无杂质材料，非纯材料约10亿左右，自身内耗小，机械质量因数可高达10^6个数量级。适当设计的微有源结构，如微传感器，可以实现较小的滞后和蠕变，良好的重复性，长期的稳定性和高可靠性。因此，用硅材料制作硅压阻式压力传感器有助于解决传感器领域的三个难题：滞后、重复性和长期漂移。
硅材料密度为2.33g/cm2，是不锈钢的1≤3.5，弯曲强度是不锈钢的3.5倍。单晶硅具有良好的导热性能，比不锈钢高5倍，但其热膨胀系数小于1≤7。可与低膨胀因瓦合金连接，避免热应力。
二、多晶硅
多晶硅是由许多单晶颗粒组成的聚合物..这些颗粒排列紊乱。不同的晶粒具有不同的单晶取向，每种晶粒都有单晶的特征。多晶硅薄膜通常采用低压化学气相沉积（lpvcd）方法制备。它们的电阻率随掺硼原子的浓度变化很大。多晶硅薄膜的电阻比单硅薄膜高，特别是在低掺杂原子浓度下，多晶硅薄膜的电阻迅速增加。电阻率随掺杂原子浓度的不同而变化。
多晶硅的压电效应：在压缩过程中电阻减小，在拉伸过程中增大。较大纵向应变灵敏度系数约为金属应变片的30倍，即单晶硅电阻的较大应变灵敏度系数的1/3，横向应变灵敏度系数随掺杂浓度呈正、负变化，一般不使用。此外，与单晶硅压阻电阻器相比，多晶硅压阻薄膜可以在不同的基片上制备，如电介质（SiO 2，Si3N4）。与单晶硅压阻薄膜相比，多晶硅压阻薄膜在相同的工作温度下能更有效地抑制温度漂移，有利于实现长期稳定。通过光刻技术可以得到多晶硅电阻膜的精确阻值。
三、硅-蓝宝石
采用外延法在蓝宝石（A-Al2O3）基体上生长硅蓝宝石材料。硅晶体可以看作是蓝宝石的延伸，构成硅蓝宝石SOS（硅在蓝宝石上）晶片.蓝宝石材料是一种绝缘体，其电性能*独立于其上的每一个电阻。这不仅可以消除 PN结泄漏引起的漂移，而且可以在高温 （≥ 300 °C） 下提供高应变效应和工作稳定性..蓝宝石具有良好的重复性，因为它可以忽略磁滞和蠕变。蓝宝石也是一种惰性材料，具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性和抗辐射性。蓝宝石具有很高的机械强度。
总之，充分利用硅蓝宝石的特性，可以制作出耐高温、耐腐蚀、耐辐射的传感器和电路，但要获得高精度、稳定可靠的指标，还必须解决材料在整个结构中的热相容性问题，否则很难达到预期的目的。
