壓力傳感器芯體的常見材質
點擊次數：2069 更新時間：2020-03-24
壓力傳感器芯體材質種類多種多樣，根據不同工況可使用不同的芯片材質，下面我們來說說幾種常見的材質。
一、單晶硅
硅廣泛應用于集成電路和微電子器件的生產，主要利用硅的電學性能； 在 MES 的微機械結構中，利用硅的力學性能生產新一代硅機電器件和器件..該材質由于其儲量非常豐富，因此成本低，在價格上上也就非常實惠。硅晶體生長容易，存在超純無雜質材料，非純材料約10億左右，自身內耗小，機械質量因數可高達10^6個數量級。適當設計的微有源結構，如微傳感器，可以實現較小的滯后和蠕變，良好的重復性，長期的穩定性和高可靠性。因此，用硅材料制作硅壓阻式壓力傳感器有助于解決傳感器領域的三個難題：滯后、重復性和長期漂移。
硅材料密度為2.33g/cm2，是不銹鋼的1≤3.5，彎曲強度是不銹鋼的3.5倍。單晶硅具有良好的導熱性能，比不銹鋼高5倍，但其熱膨脹系數小于1≤7。可與低膨脹因瓦合金連接，避免熱應力。
二、多晶硅
多晶硅是由許多單晶顆粒組成的聚合物..這些顆粒排列紊亂。不同的晶粒具有不同的單晶取向，每種晶粒都有單晶的特征。多晶硅薄膜通常采用低壓化學氣相沉積（lpvcd）方法制備。它們的電阻率隨摻硼原子的濃度變化很大。多晶硅薄膜的電阻比單硅薄膜高，特別是在低摻雜原子濃度下，多晶硅薄膜的電阻迅速增加。電阻率隨摻雜原子濃度的不同而變化。
多晶硅的壓電效應：在壓縮過程中電阻減小，在拉伸過程中增大。較大縱向應變靈敏度系數約為金屬應變片的30倍，即單晶硅電阻的較大應變靈敏度系數的1/3，橫向應變靈敏度系數隨摻雜濃度呈正、負變化，一般不使用。此外，與單晶硅壓阻電阻器相比，多晶硅壓阻薄膜可以在不同的基片上制備，如電介質（SiO 2，Si3N4）。與單晶硅壓阻薄膜相比，多晶硅壓阻薄膜在相同的工作溫度下能更有效地抑制溫度漂移，有利于實現長期穩定。通過光刻技術可以得到多晶硅電阻膜的精確阻值。
三、硅-藍寶石
采用外延法在藍寶石（A-Al2O3）基體上生長硅藍寶石材料。硅晶體可以看作是藍寶石的延伸，構成硅藍寶石SOS（硅在藍寶石上）晶片.藍寶石材料是一種絕緣體，其電性能*獨立于其上的每一個電阻。這不僅可以消除 PN結泄漏引起的漂移，而且可以在高溫 （≥ 300 °C） 下提供高應變效應和工作穩定性..藍寶石具有良好的重復性，因為它可以忽略磁滯和蠕變。藍寶石也是一種惰性材料，具有良好的化學穩定性、耐腐蝕性和抗輻射性。藍寶石具有很高的機械強度。
總之，充分利用硅藍寶石的特性，可以制作出耐高溫、耐腐蝕、耐輻射的傳感器和電路，但要獲得高精度、穩定可靠的指標，還必須解決材料在整個結構中的熱相容性問題，否則很難達到預期的目的。
