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單晶矽壓力感測器使用過程中“居里點”的重要性

瀏覽次數◕│₪↟:337釋出日期◕│₪↟:2021-05-21
   單晶矽壓力感測器是為了確保食品藥品的衛生和安全▩│✘↟,確保食品藥品不會透過接觸的壓力變送器與有毒☁₪、有害☁₪、有汙染的物質成分或不適合混淆的物質接觸和相混▩│✘↟,與食品藥品直接接觸的壓力變送器的材料☁₪、結構☁₪、效能☁₪、加工(如焊接☁₪、拋光等)☁₪、潔淨處理等方面都有著一系列的衛生要求▩│✘↟,滿足這些特殊要求就是衛生型壓力變送器/衛生型壓力感測器☁·╃│•。
  單晶矽從廣義上來劃分其實是一種應變式壓力變送器▩│✘↟,只是在傳統應變式壓力變送器的基礎上利用MESM技術和矽片技術使其具有更高的測量精度☁·╃│•。單晶矽壓力變送器的敏感元件是利用晶元切割和離子注入等技術▩│✘↟,將P型雜質擴散到能作為彈性元件的N型矽片上▩│✘↟,形成極薄的導電P型層▩│✘↟,然後在P極和N極上敷銅製作出引線▩│✘↟,形成單晶矽應變片☁·╃│•。這其中還需要在N型矽基底上光刻一個全動態具有壓阻效應的惠斯登電橋☁·╃│•。壓阻矽片完成後將其封裝在一個密閉腔體內的中心軸上▩│✘↟,該軸線兩邊分別佈置正腔室和負腔室▩│✘↟,當正負腔室壓力發生變化時▩│✘↟,矽膜片一側壓縮一側拉伸▩│✘↟,使惠斯頓電橋失衡▩│✘↟,輸出一個與壓力相對應的電訊號☁·╃│•。壓力變送器表頭中的電子模組利用儀表放大器將感測器的微弱電訊號放大▩│✘↟,然後送至MCU進行取樣計算▩│✘↟,最終利用輸出電路將壓力訊號轉換成標準的通訊訊號☁·╃│•。
  核心測量晶片在超過一定比例的額定工作壓力後▩│✘↟,易影響測量精度▩│✘↟,甚至破裂失效☁·╃│•。許多測量場合操作引起的失誤▩│✘↟,或壓力管路內出現非正常性的壓力衝擊和波動▩│✘↟,易產生遠超過壓力感測器測試量程的壓力訊號▩│✘↟,使得測量矽膜片處於壓力過載狀態下☁·╃│•。普通壓力感測器無過載保護功能▩│✘↟,此場合下易導致感測器訊號發生器損壞▩│✘↟,使得感測器終止工作☁·╃│•。因此▩│✘↟,如何有效地保護矽感測器在現場的可靠執行▩│✘↟,已越來越引起感測器生產商和使用者的重視☁·╃│•。昌暉儀表提出的這種針對單晶矽壓力感測器的過載保護設計方法▩│✘↟,可解決上述問題☁·╃│•。
  主要使用的壓電材料包括有石英☁₪、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺☁·╃│•。其中石英(二氧化矽)是一種天然晶體▩│✘↟,壓電效應就是在這種晶體中發現的▩│✘↟,在一定的溫度範圍之內▩│✘↟,壓電性質一直存在▩│✘↟,但溫度超過這個範圍之後▩│✘↟,壓電性質完全消失(這個高溫就是所謂的“居里點”)☁·╃│•。
  壓電效應是壓電感測器的主要工作原理▩│✘↟,壓電感測器不能用於靜態測量▩│✘↟,因為經過外力作用後的電荷▩│✘↟,只有在迴路具有無限大的輸入阻抗時才得到儲存☁·╃│•。實際的情況不是這樣的▩│✘↟,所以這決定了壓電感測器只能夠測量動態的應力☁·╃│•。
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