扩散硅芯体的技术特点分析

扩散硅芯体是制造压力传感器与压力变送器的核心敏感元件。作为一种高性能的敏感元件，它可以很方便地进行信号放大处理，并装配成输出标准信号的变送器，广泛用于石油、化工、冶金、电力、电子系统、航天航空、医疗、汽车、机电设备等多个行业的过程控制领域。

将扩散硅压力敏感元件封装于316L不锈钢材料中，外部压力通过不锈钢膜片以及内部密封的硅油传递到敏感的芯片上，敏感元件本身不直接接触被测介质，由此形成压力测量的全固态结构。这种设计使得扩散硅压力传感器适用于各种环境，包括恶劣的腐蚀性介质环境。压力芯体外部采用氟橡胶O型圈进行可靠的压力密封，装配过程非常方便。该产品具有原装进口压力芯片、高性能、全固态以及高可靠性等特点。

从技术角度来看，硅压阻式充油芯体也就是扩散硅压力传感器，具备多项突出的性能优势。

第一是灵敏度高。扩散硅敏感电阻的灵敏因子比传统的金属应变片高出五十到八十倍，其满量程信号输出可达八十到一百毫伏左右。这种特性对接口电路的适配性较好，应用成本相应较低。同时由于它输入激励电压低，输出信号大，并且没有机械活动部件的损耗，因此分辨率非常高。

第二是精度高。扩散硅压力传感器的感受、敏感转换和信号检测三个功能集于一体，没有机械活动部件的连接转换环节，所以重复性误差和迟滞误差都很小。由于硅材料本身刚性好、形变量小，传感器的线性也非常理想，因此综合静态精度可以达到很高的水平。

第三是可靠性高。扩散硅敏感膜片的弹性形变处于微应变量级，膜片的最大位移量仅在微米数量级，而且不存在机械磨损、疲劳或老化问题。其平均无故障时间很长，性能稳定，可靠性极高。

第四是频响高。敏感膜片所用的硅材料本身固有频率较高，一般可达五十千赫兹。制造过程采用了集成工艺，膜片有效面积可以做得非常小，配合刚性结构前置安装的特殊设计，使得传感器的频率响应非常高，使用带宽可以从零频延伸至一百千赫兹。

第五是温度性能好。随着集成工艺技术的不断进步，扩散硅敏感膜上四个电阻的一致性得到进一步提高，原始的手工补偿方式已被激光调阻和计算机自动修整技术所取代。传感器的零点温度系数和灵敏度温度系数已达到十的负五次方每摄氏度量级，工作温度范围也大幅拓宽。

第六是抗电击穿性能好。由于采用了特殊材料和装配工艺，扩散硅传感器不但可以在一百三十摄氏度高温下正常使用，在强磁场和高电压击穿试验中还能够承受一千五百伏交流电压的冲击而不损坏。

第七是耐腐蚀性好。扩散硅材料本身具有良好的化学防腐性能，即使传感器受压面不采取隔离措施，也能在普通使用条件下适应多种介质。硅材料与硅油有良好的兼容性，使得传感器在采用防腐材料进行隔离时结构工艺更易于实现。结合其低电压、低电流、低功耗、低成本以及本质安全防爆等特点，扩散硅压力传感器可替代诸多同类型产品，具有非常优良的性能价格比。