压力传感器的研究现状及发展趋势

传感器技术是现代测量和自动化系统中的重要技术之一。几乎每一项技术都离不开传感器，从宇宙开发到海底勘探，从生产过程控制到现代文明生活。许多国家都非常重视传感器技术的发展。例如，六大中心技术（计算机、通信、激光、半导体、超导和传感器）日本将传感器技术列为之一；因此，从事现代测量和自动控制的技术人员有必要了解和熟悉压力传感器的发展过程。

  以半导体传感器的发明为标志的是现代压力传感器，半导体传感器的发展可分为四个阶段：

  发明阶段（1945-1960年）

  这一阶段的主要标志是1947年双极晶体管的发明。从那时起，半导体材料的这一特性得到了普遍的应用。C.S.Smith于1945发现了硅和锗的压阻效应，即当外力作用于半导体材料时，其电阻将发生明显变化。根据这一原理，压力传感器是通过将应变电阻粘贴在金属膜上制成的，即将力信号转换为电信号进行测量。

  技术发展阶段（1960-1970年）

  随着硅扩散技术的发展，直接将应变电阻扩散到晶面上，技术人员在硅的（110）或（001）晶面上选择合适的晶向，然后形成薄的硅弹性膜片，在背面加工成凹形，称为硅杯。这种硅杯传感器具有体积小、稳定性好、成本低、重量轻、灵敏度高、易于集成等优点。实现了金属硅共晶，为商业化开发提供了可能。

  商业化集成加工阶段（1970-1980年）

  基于硅杯扩散理论，采用了硅的各向异性腐蚀技术。扩散硅传感器已经发展成为一种能够自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术，其加工技术主要集中在硅的各种各向异性腐蚀技术上。主要包括V型槽法、浓硼自动中止法、阳极氧化自动中止法和微机控制自动中止法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀,数千个硅压力膜可以同时生产，实现了集成化的工厂加工模式,成本进一步降低。

  微机械加工阶段（1980年-今）

  上世纪末纳米技术的出现使微加工成为可能。通过微加工过程，结构压力传感器可以通过计算机控制进行加工，其线性度可以控制在微米范围内。利用这项技术，从而使压力传感器进入微米阶段，可以加工和蚀刻微米级的沟、条、膜。

  在各种传感器中，压力传感器可普遍用于压力、高度、加速度、液体流量、流量、液位和压强的测量和控制，具有体积小、稳定可靠、成本低、重量轻、灵敏度高、易于集成等优点。压力传感器已成为各种传感器中性能稳定、性价比高、技术很成熟的传感器。