擴(kuò)散硅壓力傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀
現(xiàn)代壓力傳感器以半導(dǎo)體傳感器的發(fā)明為標(biāo)志,而半導(dǎo)體傳感器的發(fā)展可以分為四個(gè)階段: 發(fā)明階段半導(dǎo)體材料的這一特性得到較廣泛應(yīng)用,技術(shù)發(fā)展階段隨著硅擴(kuò)散技術(shù)的發(fā)展,這種形式的硅杯壓力傳感器具有體積小、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。
壓力傳感器已成為各類傳感器中技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定、性價(jià)比最高的一類傳感器,因此對(duì)于從事現(xiàn)代測(cè)量與自動(dòng)控制專業(yè)的技術(shù)人員必須了解和熟識(shí)國(guó)內(nèi)外壓力傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),在各類傳感器中壓力傳感器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定可靠、成本低、便于集成化的優(yōu)點(diǎn),可廣泛用于壓力、高度、加速度、液體的流量、流速、液位、壓強(qiáng)的測(cè)量與控制,廣泛應(yīng)用于水利、地質(zhì)、氣象、化工、醫(yī)療衛(wèi)生等方面。
傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一,現(xiàn)在我們周?chē)钪袔缀趺恳豁?xiàng)技術(shù)都離不開(kāi)傳感器,比如恒壓供水壓力傳感器整個(gè)系統(tǒng)可以利用PLC編程實(shí)現(xiàn)PID控制,管道上的恒壓供水壓力傳感器反饋模擬電流信號(hào)給PLC,然后通過(guò)PLC的PID實(shí)現(xiàn)程序,實(shí)時(shí)輸出控制變頻器頻率的模擬信號(hào)或直接用數(shù)字通訊接口連接傳輸數(shù)據(jù)達(dá)到控制目的。因此, 許多國(guó)家對(duì)傳感器技術(shù)的發(fā)展十分重視,例如,日本就把傳感器技術(shù)列為六大核心技術(shù)(計(jì)算機(jī)、通信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體和傳感器) 之一。
商業(yè)化集成加工階段在硅杯擴(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)散硅傳感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(dòng)控制硅膜厚度的硅各向異性加工技術(shù),主要有V 形槽法、濃硼自動(dòng)中止法、陽(yáng)極氧化法自動(dòng)中止法和微機(jī)控制自動(dòng)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),擴(kuò)散硅壓力傳感器實(shí)現(xiàn)了集成化的工廠加工模式,成本進(jìn)一步降低,微機(jī)械加工階段上世紀(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(guò)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)型的壓力傳感器,其線度可以控制在微米級(jí)范圍內(nèi),利用這一技術(shù)可以加工、蝕刻微米級(jí)的溝、條、膜,使得壓力傳感器進(jìn)入了微米階段。
一、壓力變送器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式:
要加速形成從傳感器研究開(kāi)發(fā)到大生產(chǎn)一條龍的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式,走自主創(chuàng)新和國(guó)際合作相結(jié)合的跨越式發(fā)展道路,使我國(guó)成為世界傳感器的生產(chǎn)大國(guó)。
二、傳感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向全面、協(xié)調(diào)、持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)品品種要向高技術(shù)、高附加值傾斜,尤其要填補(bǔ)“空白”品種。
三、生產(chǎn)格局向?qū)I(yè)化發(fā)展。專業(yè)化生產(chǎn)的內(nèi)涵為:
1.生產(chǎn)傳感器門(mén)類少而精;2.專門(mén)生產(chǎn)某一應(yīng)用領(lǐng)域需要的某一類傳感器系列產(chǎn)品,以獲得較高的市場(chǎng)占有率;3.各傳感器企業(yè)的專業(yè)化合作生產(chǎn)。
四、傳感器大生產(chǎn)技術(shù)向自動(dòng)化發(fā)展。
傳感器的門(mén)類、品種繁多,所用的敏感材料各異,決定了傳感器制造技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性,綜觀當(dāng)前傳感器工藝線的概況,多數(shù)工藝已實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化,但距離生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化尚存在諸多困難,有待今后廣泛采用CAD、CAM及先進(jìn)的自動(dòng)化裝備和工業(yè)機(jī)器人,予以突破。
五、擴(kuò)散硅壓力傳感器企業(yè)的重點(diǎn)技術(shù)改造應(yīng)加強(qiáng)從依賴引進(jìn)技術(shù)向引進(jìn)技術(shù)的消化吸收與自主創(chuàng)新的方向轉(zhuǎn)移。
六、企業(yè)經(jīng)營(yíng)要加快從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)為主向國(guó)內(nèi)與國(guó)外兩個(gè)市場(chǎng)相結(jié)合的國(guó)際化方向跨越發(fā)展。
七、企業(yè)結(jié)構(gòu)將向“大、中、小并舉”、“集團(tuán)化、專業(yè)化生產(chǎn)共存”的格局發(fā)展。
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