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德国新型压力传感器使用SiC可工作在600°C高温

2022-03-10 16:04:19 EDN综合报道 阅读:
柏林 Fraunhofer IZM的研究人员开发了一种压力传感器,该传感器使用碳化硅 (SiC) 可在高达 600°C 的温度下工作。该传感器最初旨在微调喷气涡轮机的燃烧过程,以减少飞机和

柏林 Fraunhofer IZM的研究人员开发了一种压力传感器,该传感器使用碳化硅 (SiC) 可在高达 600°C 的温度下工作。lwCednc

该传感器最初旨在微调喷气涡轮机的燃烧过程,以减少飞机和航天器的燃料消耗。lwCednc

当今的硅传感器工作温度高达 150°C,而绝缘体上硅 (SOI) 器件的工作温度高达 400°C。使用 SiC 在高温下具有优势,但与金刚石相当的材料硬度使其难以用于传感器。lwCednc

“碳化硅是福也是祸。该材料独特的强度和耐用性使其非常适合用于电子元件,但同样的特性也让 SiC 的加工成为一个真正令人头疼的问题,”Fraunhofer IZM 的研究员 Piotr Mackowiak 说。lwCednc

挑战在于创建一种半导体制造工艺,在薄膜上构建一个微小但稳定的基体。该团队开发了一种快速双蚀刻工艺,以每分钟四微米的速度蚀刻碳化硅。这是传统速度的 8 倍。lwCednc

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使用压阻式传感元件还允许开发一种不寻常的形状,使设计在高温下保持稳定,无需任何外部冷却。lwCednc

“我们的想法是确保它耐热,但又薄到可以弯曲并用作测压计——我们都采用了深度蚀刻,”Mackowiak 说。lwCednc

现有的传感器使用压电效应进行测量,它可以记录动态压力,但不能记录静态压力,并且它们不能承受它们暴露在太长时间的高温。“我们的传感器使用压阻效应,这意味着它们可以跟踪动态和静态压力,并且可以在更高的温度下长时间跟踪,”他说。lwCednc

在喷气涡轮机中监测温度和压力的波动以及其他工艺参数可以改善对工艺的控制。然后可以微调燃料与空气的比率,以实现更有效和更清洁的燃烧,从而减少使用的喷气燃料量。lwCednc

传感器和套件现在可供未来的研究项目合作伙伴使用,他们还可以参与将传感器用于其他应用,例如电动汽车或深钻。lwCednc

责编:Echo
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