intTypePromotion=3

Cảm biến áp suất MEMS silicon cho không gian (Thanh Huyền)

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

0
50
lượt xem
9
download

Cảm biến áp suất MEMS silicon cho không gian (Thanh Huyền)

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cảm biến áp suất mới MEMs dựa trên áp điện trở silicon, được phát triển để đo từ 20Bar tới trên 1000Bar cho những ứng dụng chuyển động trong không gian. Phần tử silicon có dạng ống với vị trí ngoài và cầu điện trở được mở rộng với tính ổn định cao để phát hiện áp suất do ứng suất mang lại, đã được xây dựng bởi chuẩn công nghệ silicon phẳng và quá trình riêng MEMs, như là liên kết nóng chảy silicon và thuật khắc điện tử.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Cảm biến áp suất MEMS silicon cho không gian (Thanh Huyền)

  1. THE G I 6 I CAM BIEN Cam bien ap suat EMS silicon cho khdng gian am bien ap suiit mdi MEMs daa tren ap dien trd silicon, Idp nhdm. Hinh dang mat eat eiia dien trd pho bien ap dien trd C dadc phat trien de do tii" 20Bar tdi tren lOOOBar cho nhang iing dung chuyen ddng trong khdng gian. Phan tir silicon ed dang dng vdi vj tri ngoai va cau dien trd dadc md rpng vdi tinh dn djnh cao de phat hien ap suiit do iing suat mang lai, da dapc xay dang bdi chuan edng nghe silicon phang trong hinh l.b 3. Dang cua phan tu' cam bien Cam bien ed trien vpng bdi ed su" khac biet cac thupc ti'nh quan trpng vi khoang each va kich thadc nhd, tinh chat cufng ciia kim va qua trinh rieng MEMs, nha la lien ket ndng chay silicon va thuat loai cao va tin hieu dau ra Idn. Op nhay nam trong khoang khac dien tir. Cam bien tren ed trien vpng u'ng dung trong ITnh vi/c gia edng thd. LTU diem eiia nd la ed sa khac biet cac thupc tinh quan trpng nha kich thadc va khoang each nhd, miic dp ciing ciia kim loai, true ddi xiTng, tin hieu dau ra Idn, dap irng nhiet dp va ap suiit nhanh, nhay gia tdc thap. Hieu irng tre cung da dadc giam thieu bang each loai bd vd gay ra irng suiit bdi khoang each Idn g\da viing cam nhan va viing chet, hoan toan chinh xae trong pham vi ap suiit 700bar va dai nhiet dp tir -70C tdi 1350C la hdn 0,01%FS. Dae diem tre va lap lai dadc do tdi ±10 ppm. 0 100 200 300 400 500 600 700 1. Gidi thieu. Pressure fbarl Nha san xuat Presens tap trung chinh vao cdng nghiep hoa Hinh 2: Sal sd ap suit ap dung cho ap suat va nhiet do khac nhau phii hpp cho nhang u'ng dung cho ap suiit trung binh va cao nha ap suat dau va gas cd yeu cau ve dp chinh xae, dn djnh lau dai va khirdd rung. lOpV/V/bar tdi ImV/V/bar. Dae trang dai tin hieu dau ra dapc chpn trong dai 50mV/V do von sii'c manh tir nhieu dien. 2. Cong nghe Silicon Tin hieu ap suiit dadc bii them bdi ciing do mot nhiet dp trong Nguyen tac do ladng dadc khai thac bdi Presens bao gom sa ciing mot luc cau dien trd, dau do trong thdi gian cac ki ngan cho hdp nhiit cau dien trd ben ngoai tren mot cau triic silicon dang nhiet dp bii khdng dd'i eiia ap suiit ra. Hoan toan chinh xae cho dng. pham vi ap suiit 700bar va nhiet dp tir tir -70C tdi 1350C la hdn Cho mot dng thang irng suiit theo hadng ngang se cao giip 0,01%FS. Dae diem tre va lap lai cho pham vi ap suat 700bar ddi hadng true. Sa khac biet irng suiit gitTa hai phadng se tadng trong yeu cau ±10 mbar ( < ±10 ppm). Cam ket dadc do khoang ang vdi ap suiit va cd the dapc do ladng bdi ap dien trd ciia cau ± Imbar ( 1-2 ppm). dien trd. Khi tac dung ap li/e ben ngoai den phan tir dng la de do Khoang each Idn tadng ddi ciia 3-4mm tir viing chet tdi viing Ling suiit nen luon chdng lai nhang ap li/c gay ha hai. cam nhan giam tdi miic tdi thieu kich thadc vd dem lai iing suat Phan tir cam bien dapc che tao bdi tieu chuan edng nghe mat so vdi silicon cam bien thdng thadng, khoang each dd cd the theo phang silicon va tieu chuan qua trinh gia cdng kich thadc nhd, thir ta nhd hdn 10 Ian. Viec ddng gdi gay ra u'ng suiit la nhan to gidng nha hdn hdp lien ket silicon va khac dien hoa. Cau dien trd quan trpng tao ra dp t r i va so lech lau dai. dapc che tao bdi mot Idp epitaxial silicon va ket ndi dien vdi chuan Anh hadng chinh trong qua trinh lam viec cam bien ap suat External pressure Diffused resistors Wire bond & Metal contact die attach Buried Contact resistor diffuston (a) (b) Hinh 1: a. Cam bien hdp nhat va phan tir cam bien silicon dang ong, b, mat eat ngang cau dien trd 40| T U O O N G HOA NGAY NAY • (So 114 - 4/2010)
  2. J"HE G I 6 I CAM BIEN \i: vdi dieu kien ITnh vac gia cdng thd la tir gia tdc va nhiet dp trong Potting material steel or ceramics thdi gian ngan. Dae diem sai lech trong thdi gian ngan tai housing body 7500C/min khi dim cam bien vao trong nadc da da do dadc Resistors khoang 0,2bar, gia toe cam nhan da dadc tinh toan va do dac Au-wire trong yeu cau Imbar/g. ^ Dae diem nay cho phep dp chinh xae cao trong dieu kien dong, dieu dd la can thiet de duy trinh dp chinh xae ciia phdng ^ > \ ^ " Qrcuit or flexprint thi nghiem trong dieu kien ITnh vac gia cdng thd. Sensitive part with ^ ^ ^ ^ ^ Tinh on djnh lau dai trong mdi tradng gia cdng thd da dadc surface ^^^^^^^^^^^^^^^^^^H phan tich bang viec so sanh dau ra cam bien tir hai ap suiit giong Hinh 5 : Ddng gdi vdi kich thadc nhd nhau va nhiet dp cam bien dadc dat ciing mot vj tri trong dau. Viec so sanh dau ra cam bien da dadc thac hien khoang 3 nam 4. V6 _. - Ui . . ^ 4.1 Mdi tru'dng du'dc each ly v6 ! Kim loai vd cam bien ro rang cd riit nhieu iing dung. Vd cam II.... bien dadc lam t i i titanium va thep nguyen chiit ed chiit lapng. Cam bien khdng gian, phan tir cam nhan dapc bpc trong vd .0...... .fl.A. ._ . / 5 titanium bang each han tia electron. Trong dieu kien dien ap cao t fi:. ._ .._/ J... . 1 . ._. ^T^!^"",j'^Sai - .. 1 >*& [~-Vy;+- '^•""^s*^ thiiy tinh kim loai xuyen qua Io giCia khoang phan tir cam bien . „ „ . „ . f^ dadc gay ap suiit cao va phan mach dapc ghep. Phan ta cam ^.. „„.j SmH 1 _ _ _ _ _ _t — bien dadc gan bang each dinh vao khdi day lien ket khdng nhay 11 09 2C0} to 16 09.2(03 cam. Va ket ndi dien dapc thdc hien bang day lien ket. Hinh 3: Viing dn dinh Phan tir cam bien dadc bao ve bdi viing ma viing dd dadc tao ra do mang ngan chia lam 2 ph'an trong ciing mot liie sa an mdn kim loai. Mang phan chia dadc han thanh vd sir dung ky thuat han sau trong dieu kien lap dat ap suiit va nhiet dp tiep xiic gidng het EB. Cuoi ciing, Io hong cam bien dapc dien day bang silicon Idng nhau. Ap suat thay dd'i trong gidi han nhd hdn 0,05bar dadc chi Hinh 4: Hinh 6: Phan tir cam nhan va dapc bjt kin bang mot bi dapc han dien trd. Giam ap liie tren ra trong hinh 3. Tir cupc kiem tra dd, tinh on djnh dai han dapc mang ngan dadc gidi ban tdi 50ppm ciia ap suiit dapc ap dung, adc lapng khoang ± 0,003%FS/nam. ap suat bj khir bdi dieu chinh trong liic bii. Nhin mot mat cat 26-fiQV input -if«nJitwnmie * T BriiJgi! I Condi b m ing v*_i_ vt r -5 Dini'rvruiiJ II to singjj Ended |il ¥1 \i n_ Vsn" (a) (b) Hinh 7: a, Giao dien mach tWdng tit. b, Giao dien mach so (S6 1 1 4 - 4 / 2 0 1 0 ) - < T i ; OONG HOA NGAY NAY 41
  3. ii:i^Hr«iicAMBiEN ngang ciia viing da tach khdi vd dddc chi hinh 7 cho phep do ladng chinh xae ciia Cac sd do khoi eiia ASIC giao dien ky ra trong hinh sd 4 cam bien dien ap ra c'au va td'ng trd cau, thuat sd dadc the hien trong hinh 7b. No Td'ng trpng lapng cam bien trong cam ca hai bien dd'i vdi tirng ap suiit va nhiet bao gom cac bp don kenh tadng ta, mot bien khdng gian yeu cau 125gran. Phan dp. sa phdi hdp khuyech dai thiet bj do bd ADC 14 bit va giao dien sd song song mach ghep dapc bit kin, va giao dien dien thdng thadng vdi dieu bien eiia phan tin hoac ndi tiep. Dien ap vao khac nhau Vs la do ket ndi kin theo yeu cau ESA. Cam hieu cau dapc sir dung cho sd on djnh va Vr dadc chuyen thanh mot dien ap cuoi bien ap suiit khdng gian hoan thanh dapc cao. ciing mot each lien tuc va dadc so hoac bieu dien trong hinh 4b Anh hadng nhiet dp tin hieu ap suiit la thong qua ADC. Dien ap tham chieu cau 4.2 Cam bien du'dng kinh nhd yeu c'au d'au tien dapc bii bang each sir cd gia trj cao hdn tir nang ladng nguon De bao ve nhang irng dung chat Idng dung kich thich ddng dien khdng dd'i. cap. trd ciia phan tir cam bien cd the dapc loai Mang dien trd mang mdng dadc bao gom Vdi cam bien nay da tao nen mot cuoc bd dan tdi mot quan diem thay the vd bii cae phiin tir cam bien rieng va cam bien canh tranh ve tang dp chinh xae, giam kich dadc cac phan tir silicon dang dng ed the dp nhay bien dd'i. thadc, trong ladng va tiet kiem nang dadc sir dung nha dien thong qua tri/c Yeu c'au dat dp chinh xae cao, tien ladng tai chau Au. Cam bien ap suit Pre- tiep. trinh them vao va bii nhiet dp la can thiet sens se dadc san xuat 100% tai chau Au, Nhang quan niem vd thay the la daa trong phan mem he thdng ngoai. Tin hieu gidi thieu bp don kenh vdi diiu vao tadng tren gan ph'an tir silicon dang dng vao mot ra cam bien la 0-5V. Td'ng sd chinh xae cho ti/cd kha nang gom nhieu hdn (2-3) phan cai Io tren vach ngan vd thep nha dadc chi earn bien hoan thanh la hdn 0,1%FS. tir cam nhan de dam bao yeu cau SLT du' ra d hinh 5. Lo kim loai dac biet phu thupc Yeu td chinh hdp thanh dadc sir dung thira. vao irng dung, nhang thiiy tinh hoac trong nguyen mau. epoxy ditdc cho la thich hpp. - sa chinh xae mang dien trd va mang 6. Ket luan Mau dau tien ciia ph'an tir cam bien dien trd Dp chinh xae cao cam bien ap suat ap MEMs silicon thiiy tinh lam ndng chay vao - sa chinh xae qua trinh khuyech dai dien trd da phat trien thanh cdng viec sii kim loai ciing dadc chi ra trong hinh 6. - CMOS switch (Intersil HI9P303-P) dung cae tieu chuan ap dien trd. Do nhu'ng Dadng kinh kim loai cu'ng la 5mm va chieu - Dieu khien tuyen tinh(National dac diem quan trpng nha tin hieu dau ra dai day dii 7mm, cho phep kich thadc nhd LM117H) Idn, gia tdc cam nhan thap, dap iing ap va gpn tich hpp eiia cam bien vao he - Nguon MOSFET (Intersil IRFF9130) suat va nhiet dp nhanh, va kha nang qua thdng. Sd dd cat ngang ciia cam bien day 5.2. Giao dien mach so tai, cam bien dd se ed kha nang duy tri dp dii vdi thiiy tinh dadc bit kin dapc chi ra sa phat trien eiia ASIC sd (mach tich chinh xae trong phdng thi nghiem vao ITnii trong hinh 6b. Viec lap rap cac chi tiet cd hpp irng dung rieng) da bat dau khi cd sa vac thd. Ngoai ra, vdi cac iing dung the han vao Id ap suat bang cdng nghe gia tang san vat, dadc thiic day bdi trpng chuyen ddng trong khdng gian la cac moi han tia electron, laser hoac dien trd. Toan ladng va kich thadc nhd, cai thien chadng han trong ciiu triie vd titanium va giai phap bp khdi lapng bat d'au nhd hdn 30gram, trinh, cai thien dp chinh xae, cai thien eac mach trong dieu kien ghep tadng ta. Cong phu thupc thac te cau hinh mach. san pha'm logic do cae thanh phan it hdn. nghe nay dang dadc tiep tue vdi mot cupc Sa phat trien dp chinh xae cao, giao tham dinh cao tien tdi qua trinh che tao ra 5. Mach dien mach cam bien sd khd phat xa dadc mot san pham chiit ladng cho nganh cong 5.1. Giao dien mach tiTdng tiT. daa tren t'on tai td hdp tin hieu be mat nghiep vu tru. Cam bien bao gom mot mach ghep cam bien. Nhiem vu chinh ciia ngadi thiet THANH HUYEN cho irng dung va xae djnh chadng trinh cu ke la tang hieu qua phan giai len 14bit Theo: https://esdes.org the. Sd dd 2 loai mach nha chi ra trong khdng anh hadng giam phat xa. XYR 6000, SENSOR DO VI TRI CUA HONEYWELL ed the diing de theo ddi eac van trong diing trong rat nhieu u'ng dung khac nhau: nhieu kieu iing dung khac nhau, dac biet xae dinh vj tri, dieu khien van, chi thj miic la trong cae khu vi/e nguy hiem hoac eac trong cac tank.... khu VI/C each xa phdng dieu khien, ndi ma dieu khien tir xa luon la mot sa laa chpn Nhu'ng u'u diem chinh ciia XYR ed tinh au tien. 6000 CO the ke den: XYR 6000 hoat ddng di/a tren cac thiet • Hoat ddng tin cay bj chuyen mach chuyen diing trong cac • Cd dp an toan cao khu vi/c nguy hiem, dd la cac thiet bi • Cd the sir dung trong cac khu vi/c MICRO SWITCH CX eiia Honeywell. Cac nguy hiem thiet bj nay da dadc sir dung kha pho bien • Hieu suiit sir dung cao va da chiem dadc Idng tin eiia khach hang • Gia thanh san pha'm hdp ly trong hdn 40 nam qua. Bang each ket hdp Oe biet them thdng tin chi tiet ve san cac chiic nang da dadc kiem chiing pham nay, cd the xem tai website ciia San pha'm mdi ciia Honeywell cho nghiem ngat eiia cdng nghe MICRO Honeywell phep giam sat vj tri eiia cac van tir xa vdi SWITCH vdi mot mot he thdng mang tin B.O.T (Theo www.honeywell.com) dp tin cay cao. Theo nha san xuat, thiet bj cay OneWireless, XYR 6000 ed the dadc 42| TU BONG HOA NGAY NAY •• (So 114 - 4/2010)

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản