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。從宇宙開發(fā)到海底探索，從生產(chǎn)過程控制到現(xiàn)代文明生活，幾乎每一項(xiàng)技術(shù)都離不開傳感器。因此，許多國家非常重視傳感器技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)的傳感器發(fā)展也很迅速，有幾家公司也是國內(nèi)研發(fā)設(shè)計(jì)傳感器老品牌了，例如，深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司所研發(fā)的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、集成方便等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于壓力、高度、加速度、液體流量、流量測(cè)量和控制。此外，它還廣泛應(yīng)用于水利、地質(zhì)、氣象、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。由于該技術(shù)是平面工藝和三維加工的結(jié)合，易于集成，可用于制造血壓計(jì)、風(fēng)速計(jì)、水速計(jì)、壓力表、電子秤和自動(dòng)報(bào)警裝置。壓力傳感器已成為各種傳感器中技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定、性價(jià)比最高的傳感器。因此，從事現(xiàn)代測(cè)量和自動(dòng)控制的技術(shù)人員必須了解和熟悉國內(nèi)外壓力傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
現(xiàn)代壓力傳感器以半導(dǎo)體傳感器的發(fā)明為標(biāo)志，半導(dǎo)體傳感器的發(fā)展可分為四個(gè)階段：
(1)發(fā)明階段(1945-1960年):這一階段主要標(biāo)志著1947年雙極性晶體管的發(fā)明。此后，半導(dǎo)體材料的這一特性得到了廣泛的應(yīng)用。史密斯和1945發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外力作用于半導(dǎo)體材料時(shí)，其電阻會(huì)發(fā)生顯著變化。壓力傳感器根據(jù)這一原理，將應(yīng)變電阻片粘在金屬薄膜上，即將力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。目前最小尺寸約1cm。
(2)技術(shù)發(fā)展階段(1960-1970年):隨著硅擴(kuò)散技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員選擇合適的晶體直接在晶體表面擴(kuò)散應(yīng)變電阻，然后在背面加工成凹形，形成較薄的硅彈性膜，稱為硅杯[3]。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、集成方便等優(yōu)點(diǎn)。
(3)商業(yè)綜合加工階段(1970-1980年):硅的各向異性腐蝕技術(shù)應(yīng)用于硅杯擴(kuò)散理論。擴(kuò)散硅傳感器的加工工藝主要是硅的各種異性腐蝕技術(shù)，已發(fā)展成為可自動(dòng)控制硅膜厚度的各向異性加工技術(shù)[4]，主要包括V型槽法、濃硼自動(dòng)中止法、陽極氧化自動(dòng)中止法和微機(jī)控制自動(dòng)中止法。由于多個(gè)表面可同時(shí)腐蝕，數(shù)千個(gè)硅壓膜可同時(shí)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了工廠的綜合加工模式，進(jìn)一步降低了成本。
(4)微機(jī)加工階段(1980年至今):上世紀(jì)末出現(xiàn)的納米技術(shù)使微機(jī)加工技術(shù)成為可能。
結(jié)構(gòu)壓力傳感器可由計(jì)算機(jī)控制，線度可控制在微米范圍內(nèi)。該技術(shù)可用于加工、蝕刻微米級(jí)溝、條、膜，使壓力傳感器進(jìn)入微米階段。
壓力傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。
如今，壓力傳感器在世界各地的研究領(lǐng)域非常廣泛，幾乎滲透到各行各業(yè)，但總之，主要有以下趨勢(shì)：
(1)目前市場對(duì)小型壓力傳感器的需求越來越大。這種小傳感器可以在極其惡劣的環(huán)境中工作，只需要少量的維護(hù)，對(duì)周圍環(huán)境影響不大。它可以在不影響人們正常生活的情況下，放置在人體重要器官中收集數(shù)據(jù)。例如，Entran生產(chǎn)的量程為2~500PSI的傳感器直徑僅為1.27mm，可放置在人體血管中，不會(huì)對(duì)血液循環(huán)產(chǎn)生很大影響。
(2)集成壓力傳感器越來越多地與其他測(cè)量傳感器集成，形成測(cè)量和控制系統(tǒng)。集成系統(tǒng)可以提高工藝控制和工廠自動(dòng)化的運(yùn)行速度和效率。
(3)由于集成的出現(xiàn)，可以在集成電路中添加一些微處理器，使傳感器具有自動(dòng)補(bǔ)償、通信、自診斷、邏輯判斷等功能。
(4)廣泛壓力傳感器的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是從機(jī)械行業(yè)擴(kuò)展到汽車零部件、醫(yī)療器械和能源環(huán)境控制系統(tǒng)等其他領(lǐng)域。
(5)標(biāo)準(zhǔn)化壓力傳感器的設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)形成了一定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
隨著硅、微機(jī)械加工技術(shù)、超大集成電路技術(shù)、材料制備和特性研究的發(fā)展，壓力傳感器可應(yīng)用于光纖傳感器的批量生產(chǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、微機(jī)械等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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