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探索4H-SiC的非线性压阻效应开发极端环境MEMS压力传感器
Microsystems & Nanoengineering ( IF 7.3 ) Pub Date : 2023-04-03 , DOI: 10.1038/s41378-023-00496-1
Chen Wu 1, 2 , Xudong Fang 1, 2, 3, 4 , Qiang Kang 1, 2 , Ziyan Fang 1, 2 , Junxia Wu 1, 2 , Hongtao He 5 , Dong Zhang 1, 2 , Libo Zhao 1, 2, 3, 4 , Bian Tian 1, 2, 3, 4 , Ryutaro Maeda 1, 2 , Zhuangde Jiang 1, 2
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基于硅的微机电系统 (MEMS) 压力传感器应用广泛,具有小型化和高精度的优点。然而,由于固有的材料限制,它们无法轻易承受超过 150 °C 的高温。在此,我们提出并执行了基于 SiC 的 MEMS 压力传感器的系统全过程研究,该传感器可在 -50 至 300 °C 范围内稳定运行。首先,为了探索非线性压阻效应,4H-SiC 压阻器的电阻温度系数 (TCR) 值是从 -50 到 500 °C 获得的。建立了基于散射理论的电导率变化模型,揭示了非线性变化机制。然后,设计并制作了一种基于 4H-SiC 的压阻式压力传感器。该传感器显示出良好的输出灵敏​​度 (3.38 mV/V/MPa)、精度 (0. 56% FS) 和 -50 至 300 °C 范围内的低温灵敏度系数 (TCS) (−0.067% FS/°C)。此外,传感器芯片在极端环境中的生存能力通过其在 H 中的抗腐蚀能力得到证明。2 SO 4和NaOH溶液及其在5W X射线下的辐射耐受性。因此,在这项工作中开发的传感器具有很大的潜力来测量高温和极端环境中的压力,例如地热能提取、深井钻探、航空发动机和燃气轮机所面临的压力。





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更新日期:2023-04-03
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