壓力傳感器發(fā)展過程的下四個階段解析

壓力傳感器的歷史可追溯到70多年前......壓力傳感器以半導(dǎo)體傳感器的發(fā)明為標(biāo)志，整個發(fā)展過程可以分為以下四個階段...

在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中，壓力傳感器和檢測儀表是不可或缺的一部分。壓力傳感器是一種把非電量轉(zhuǎn)變成電信號的器件，而檢測儀表在模擬電子技術(shù)條件下，一般是包括傳感器、檢測點取樣設(shè)備及放大器（進(jìn)行抗干擾處理及信號傳輸），當(dāng)然還有電源及現(xiàn)場顯示部分（可選擇），電信號一般為連續(xù)量、離散量兩種，實際上還可分成模擬量、開關(guān)量、脈沖量等，模擬信號傳輸采用統(tǒng)一信號（4-20mADC等）。數(shù)字化過程中，檢測儀表變化比較大，經(jīng)過幾個階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及網(wǎng)絡(luò)接口封裝在一個器件中，完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動化儀表中經(jīng)常把檢測儀表稱為變送器，如問題變送器、壓力變送器等。

而壓力傳感器的歷史可追溯到70多年前......壓力傳感器以半導(dǎo)體傳感器的發(fā)明為標(biāo)志，整個發(fā)展過程可以分為以下四個階段：

1、發(fā)明階段（1945-1960年）

這個階段主要是以1947年雙極性晶體管的發(fā)明為標(biāo)志。此后，半導(dǎo)體材料的這一特性得到較廣泛應(yīng)用。史密斯（C.S.Smith）與1945發(fā)現(xiàn)了硅與鍺的壓阻效應(yīng)，即當(dāng)有外力作用于半導(dǎo)體材料時，其電阻將明顯發(fā)生變化。依據(jù)此原理制成的壓力傳感器是把應(yīng)變電阻片粘在金屬薄膜上，即將力信號轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行測量。此階段最小尺寸大約為1cm。

2、發(fā)展階段（1960-1970年）

隨著硅擴散技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員在硅的（001）或（110）晶面選擇合適的晶向直接把應(yīng)變電阻擴散在晶面上，然后在背面加工成凹形，形成較薄的硅彈性膜片，稱為硅杯。這種形式的硅杯傳感器具有體積小、重量輕、靈敏度高、穩(wěn)定性好、成本低、便于集成化的優(yōu)點，實現(xiàn)了金屬-硅共晶體，為商業(yè)化發(fā)展提供了可能。

3、商業(yè)化階段（1970-1980年）

在硅杯擴散理論的基礎(chǔ)上應(yīng)用了硅的各向異性的腐蝕技術(shù)，擴散硅傳感器其加工工藝以硅的各項異性腐蝕技術(shù)為主，發(fā)展成為可以自動控制硅膜厚度的硅各向異性加工技術(shù)，主要有V形槽法、濃硼自動中止法、陽極氧化法自動中止法和微機控制自動中止法。由于可以在多個表面同時進(jìn)行腐蝕，數(shù)千個硅壓力膜可以同時生產(chǎn)，實現(xiàn)了集成化的工廠加工模式，成本進(jìn)一步降低。

4、微機械加工階段（1980年至今）

上世紀(jì)末出現(xiàn)的納米技術(shù)，使得微機械加工工藝成為可能。通過微機械加工工藝可以由計算機控制加工出結(jié)構(gòu)型的壓力傳感器，其線度可以控制在微米級范圍內(nèi)。利用這一技術(shù)可以加工、蝕刻微米級的溝、條、膜，使得壓力傳感器進(jìn)入了微米階段。

如今壓力傳感器應(yīng)用于各行各業(yè)，加之近年家用電器、汽車、信息產(chǎn)業(yè)三方面的飛速發(fā)展，對傳感器需求大增，所以傳感器制造業(yè)發(fā)展很快，形成獨立的產(chǎn)業(yè)，這就拉動了工業(yè)設(shè)備，特別是半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展。
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