Введение
Глава 1. Актуальность разработки кремниевых чувствительных элементов давления,с повышенной стойкостью к перегрузкам 14
1.1 Способы-преобразования сигнала 14
1.1.1 Преобразование сигнала изменением ёмкости 14
1.1.2 Вибрационно-частотный способ преобразования 16
1.1.3 Преобразование сигнала изменением сопротивления 18
1.2 Конструкции и технологические методы изготовления ЧЭ 20
1.3 Способы выполнения защиты первичных преобразователей от разрушения при перегрузках 23
1.4 Конструктивно-технологические решения датчиков для измерения малых давлений 27
1.5 Способы математического описания погрешности нелинейности выходного сигнала тензопреобразователей 29
1.6 Методы микрообработки кремния 30
1.6.1 Жидкостное анизотропное травление 31
1.6.2 Качество вытравливаемого рельефа 34
1.6.3 Электромеханический ограничитель травления 35
1.7 Компенсация растравливания выпуклых углов 36
1.8 Выводы к первой главе 40
Глава 2. Разработка конструкции и технологии изготовления чувствительного элемента давления со встроенной защитой от перегрузок 42
2.1 Введение 42
2.2 Исследование нагрузочной способности макета тензомодуля 42
2.3 Разработка чувствительного элемента с защитой от перегрузок 45
2.4 Технология формирования стопорного углубления 48
2.4.1 Формирование стопорного углубления за счёт стеклянного основания 48
2.4.2 Формирование стопорного углубления за счёт кремниевого кристалла 51
2.4.3 Технологические приёмы для устранения взаимодействия поверхностей жёсткого центра и основания в процессе электростатического соединения 56
2.5 Исследование характеристик тензомодулей с защитой от перегрузок 60
2.5.1 Методика проведения экспериментов 60
2.5.2 Исследование тензомодулей при комнатной температуре 63
2.5.3 Исследование работоспособности тензомодулей
при повышенных и пониженных температурах 68
2.6 Моделирование нагрузочной способности чувствительных элементов 72
2.6.1 Методы моделирования 72
2.6.2 Результаты моделирования нагрузочной способности ЧЭ 73
2.7 Методика расчёта величины стопорного углубления 76
2.8 Анализ возможных технологических отказов в работе ЧЭ с защитой
от перегрузок и способы устранения вызывающих их причин 81
2.9 Выводы ко второй главе 86
Глава 3. Исследование причин возникновения нелинейности преобразовательной характеристики чувствительного элемента 87
3.1 Оценка чувствительности первичного тензопреобразователя 87
3.2 Теоретический расчёт нелинейности преобразовательной характеристики ЧЭ 90
3.3 Исследование линейности преобразовательных характеристик опытных образцов ЧЭ 93
3.4 Моделирование преобразовательной характеристики ЧЭ 96
3.5 Исследование возможности создания ЧЭ для измерения давлений, существенно превышающих номинальное 99
3.6 Выводы к третьей главе 101
Глава 4. Разработка чувствительного элемента для измерения малых давлений (менее 6,3 кПа) 103
4.1 Введение 103
4.2 Разработка ЧЭ для измерения малых давлений 104
4.3 Исследование характеристик ЧЭ на малые давления 108
4.4 Исследование точностных характеристик датчиков на малые давления 111
4.5 Выводы к четвёртой главе 115
Глава 5. Разработка методики выбора формы и назначения размеров фигур компенсации при анизотропном травлении кремния 116
5.1 Введение 116
5.2 Методика проведения эксперимента и обработки результатов 117
5.3 Результаты экспериментов 121
5.4 Квадратный компенсатор 125
5.5 Диагональный компенсатор 129
5.6 Компенсатор в форме полоски 135
5.7 Комбинированный компенсатор 140
5.8 Назначение размеров мембраны 144
5.9 Выводы к пятой главе 146
Общие выводы по работе 147
Список литературы
