传感器的功能材料及加工工艺

传感器的功能材料及加工工艺第1页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.12.2第2章传感器的功能材料及加工工艺传感器使用的材料传感器的加工工艺第2页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1传感器使用的材料表2‑1各类材料在传感器中的应用情况第3页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.1材料的基本物理知识2.1.1.1基本粒子2.1.1.2元素的电子层结构表2‑2键性与物性的关系第4页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.1材料的基本物理知识2.1.1.3固体的能带图2-11在氢分子中δ1S和δ*1S分子轨道的状态能量与两氢核之间距离的关系曲线图2‑2“金属”氢的能态与氢核之间距离的关系曲线第5页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.1材料的基本物理知识2.1.1.4导体和非导体的能带图2‑3在金刚石中SP3杂化原子轨道所产生的价带和导带图第6页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.1.4导体和非导体的能带图2‑4金属，绝缘体和半导体能带图第7页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.1.4导体和非导体的能带图2‑5晶胞用空间点阵描述第8页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.2导体、半导体和电介质2.1.2.1导体（金属和离子导体）敏感材料（2‑1）

（2‑2）电场使电子加速：平均速度或漂移速度为：电流密度为：（2‑3）电导率为：（2‑4）第9页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.2.1导体（金属和离子导体）敏感材料图2‑6金属系温度敏感元件的物理量变换方式第10页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.2导体、半导体和电介质2.1.2.2半导体敏感材料由于电子和空穴都影响总电流，因此式（2-4）变换成下面的形式：2.1.2.3电介质（2‑5）第11页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.2.2半导体敏感材料表2‑3采用半导体材料制作传感器的例子第12页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.3陶瓷敏感材料表2‑4利用陶瓷敏感材料制作传感器的例子第13页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.3陶瓷敏感材料第14页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.3陶瓷敏感材料2.1.3.1物理敏感陶瓷材料陶瓷热敏器件陶瓷光敏电阻陶瓷压电元件陶瓷热释电材料

第15页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.3.1物理敏感陶瓷材料表2‑5各种热释电体的特性第16页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.3陶瓷敏感材料2.1.3.2化学敏感陶瓷材料湿敏陶瓷气敏陶瓷

2.1.3.3其他陶瓷材料第17页，共44页，2023年，2月20日，星期三表2‑6主要利用化学现象的氧化物载体金属敏感元件第18页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.3有机高分子敏感材料2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性表2‑7有机敏感材料第19页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性表2‑8利用有机材料的敏感元件第20页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.4.1有机敏感材料的种类和特性第21页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.4有机高分子敏感材料2.1.4.2有机高分子湿敏材料2.1.4.3有机高分子气敏材料2.1.4.4有机高分子压电材料第22页，共44页，2023年，2月20日，星期三表2‑9几种有代表性的高分子气体传感器第23页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.1.5磁性材料真空中的磁通量与外加磁场强度成正比：其中，M是每单位体积的磁偶极矩或磁化强度，为相对磁导率。

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2-7第24页，共44页，2023年，2月20日，星期三图2‑7由磁畴位移和定向引起的铁磁材料的磁化第25页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2传感器的加工工艺2.2.1结构型传感器的加工工艺图2‑8应用不同的加工方法所能得到的加工精度第26页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.1结构型传感器的加工工艺图2‑9悬臂梁式称重传感器第27页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.1结构型传感器的加工工艺1．弹性体的加工和处理2．应变计的粘贴与固化3．组桥、布线卫性能检查4．传感器的性能补偿与老化5．防潮密封工艺6．性能检测和标定工艺第28页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.1结构型传感器的加工工艺图2‑10电阻应变式传感器的防护密封结构示意图第29页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺2.2.2.1微传感器与微机电系统图2‑11MEMS所涉及到的技术领域第30页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.1微传感器与微机电系统图2‑12MEMS的应用第31页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺2.2.2.2MEMS所用材料

1．单晶硅与多晶硅图2‑13单晶硅的硅胞及常用晶片第32页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺2．氧化硅与氮化硅3．金属材料4．光刻胶图2‑14光刻胶用于平面光刻第33页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺2.2.2.3传统超精密与特种加工技术超精密机械加工微钻孔加工微铣削加工微细磨削（超精密磨削）微细电火花加工第34页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.3传统超精密与特种加工技术图2‑15线电极电火花磨削法原理示意

图2‑16采用线电极电火花磨削加工的微结构第35页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺高能束微机械加工技术激光束加工电子束加工电子束加工图2‑17激光束加工示意图2‑18热型电子束加工示意第36页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺离子束加工图2‑19非热型电子束加工示意第37页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2微机械加工工艺2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺薄膜成形氧化图2‑20湿氧氧化法示意第38页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺金属化图2‑21真空蒸镀法示意图2‑22溅射法示意第39页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺化学气相淀积图2‑23常压化学气相工艺装置的示意图2‑24等离子化学气相工艺装置的示意第40页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺外延旋涂法厚膜工艺图2‑25厚膜压力传感器工艺流程示意图

第41页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺掺杂技术扩散杂质离子注入图2‑26离子注入机示意图第42页，共44页，2023年，2月20日，星期三2.2.2.4微机电系统常用的集成电路工艺光刻