高溫大壓力傳感器研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

高溫下大壓力測量在工業(yè)、航空航天、冶金、石油勘探等領域具有廣闊的應用前景。例如在航空航天領域，高溫壓力傳感器可用于火箭發(fā)動機、航空發(fā)動機、重型燃氣汽輪等高溫高壓的惡劣環(huán)境，用于實現(xiàn)對其運行狀態(tài)的監(jiān)控和健康評估。在石油化工領域，可用于地下石油溫度、壓力的監(jiān)測，進而為石油開采提供數(shù)據(jù)支持。

一般地，當壓力范圍在10～100 MPa之間時，稱之為大壓力，大于100 MPa的壓力為超大壓力。高溫壓力傳感器是指在高于125℃環(huán)境下能正常工作的壓力傳感器[1]。

近年來，隨著MEMS技術的發(fā)展，微機械壓力傳感器由于其具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)勢，而得到了廣泛的應用[1,2]。然而，該類傳感器在超過120℃環(huán)境下使用時，會由于內(nèi)部PN結(jié)出現(xiàn)漏電而導致傳感器性能急劇下降，進而導致失效[3,4,5,6]。因此，如何把MEMS技術的優(yōu)勢和現(xiàn)有的技術相結(jié)合，通過改進工藝、選擇新型的耐高溫材料，進而克服MEMS傳感器的上述缺點，成為目前國內(nèi)外研究的重中之重。該研究目前也取得了巨大進展，多種類型材料組合形成的新型敏感元件紛紛問世。

以傳感器敏感元件材料為分類目標，針對目前常用的幾類高溫大壓力傳感器(包括多晶硅高溫壓力傳感器、SOI(Silicon-on-Insulator，單晶硅)壓力傳感器、SOS(Silicon on Sapphire，硅-藍寶石)高溫壓力傳感器、SiC(Silicon Carbide(Black))高溫壓力傳感器以及光纖高溫壓力傳感器)的工作原理、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等進行了闡述。