中心議題：

• 壓力傳感器的發展曆程
• 壓力傳感器國內外研究現狀
• 壓力傳感器的發展趨勢
  

傳感器技術是現代測量和自動化係統的重要技術之一,從宇宙開發到海底探秘,從生產的過程控製到現代文明生活,幾乎每一項技術都離不開傳感器,因此, 許多國家對傳感器技術的發展十分重視,如日本把傳感器技術列為六大核心技術(計算機、通信、激光、半導體、超導體和傳感器) 之一。

在各類傳感器中壓力傳感器具有體積小
、重量輕、靈敏度高、穩定可靠、成本低、便於集成化的優點,可廣泛用於壓力
、高度
、加速度
、液體的流量、流速
、 液位
、壓強的測量與控製。除此以外,還廣泛應用於水利、地質、氣象、化工、醫療衛生等方麵。

由於該技術是平麵工藝與立體加工相結合,又便於集成化,所以可 用來製成血壓計
、風速計、水速計、壓力表
、電子稱以及自動報警裝置等。壓力傳感器已成為各類傳感器中技術最成熟、性能最穩定
、性價比最高的一類傳感器。因 此對於從事現代測量與自動控製專業的技術人員必須了解和熟識國內外壓力傳感器的研究現狀和發展趨勢。

　　   壓力傳感器的發展曆程

現代壓力傳感器以半導體傳感器的發明為標誌,而半導體傳感器的發展可以分為四個階段:

(1) 發明階段(1945 - 1960 年) :這個階段主要是以1947 年雙極性晶體管的發明為標誌。此後,半導體材料的這一特性得到較廣泛應用。史密斯(C.S. Smith) 與1945 發現了矽與鍺的壓阻效應[2 ] ,即當有外力作用於半導體材料時,其電阻將明顯發生變化。依據此原理製成的壓力傳感器是把應變電阻片粘在金屬薄膜上,即將力信號轉化為電信號進行測量。此階段最小尺寸大約為1cm。

(2) 技術發展階段(1960 - 1970 年) :隨著矽擴散技術的發展,技術人員在矽的(001) 或(110) 晶麵選擇合適的晶向直接把應變電阻擴散在晶麵上,然後在背麵加工成凹形,形成較薄的矽彈性膜片,稱為矽杯[3 ] 。這種形式的矽杯傳感器具有體積小、重量輕
、靈敏度高
、穩定性好、成本低、便於集成化的優點,實現了金屬- 矽共晶體,為商業化發展提供了可能。

(3) 商業化集成加工階段(1970 - 1980 年) :在矽杯擴散理論的基礎上應用了矽的各向異性的腐蝕技術,擴散矽傳感器其加工工藝以矽的各項異性腐蝕技術為主,發展成為可以自動控製矽膜厚度的矽各向異性 加工技術,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製自動中止法。由於可以在多個表麵同時進行腐蝕,數千個矽壓力膜可以同時生產,實現了集成化的工廠 加工模式,成本進一步降低。

(4) 微機械加工階段(1980 年- 今) :上世紀末出現的納米技術,使得微機械加工工藝成為可能。