High-Temperature Silicon Sensors pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Delft Univ Pr

作者:Sebastiaan Roderick In't Hout

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1996-07

价格:USD 82.50

装帧:Paperback

isbn号码:9789040713255

丛书系列:

图书标签:

• Silicon Sensors
• High-Temperature
• Sensors
• MEMS
• Materials Science
• Electronics
• Instrumentation
• Physics
• Engineering
• Semiconductors
• Thermal Analysis

《高温硅基传感器：精密测量与极端环境应用》 本书深入探讨了在严苛、高温环境下实现精确测量的关键技术和前沿进展。随着工业自动化、航空航天、能源开发以及地质勘探等领域的飞速发展，对能够在数百度甚至更高温度下稳定工作的传感器需求日益增长。传统传感器在高温下往往面临性能衰减、失效甚至损坏的严峻挑战，这促使了高温传感器技术的研究与开发成为一个至关重要的课题。 本书将聚焦于高温硅基传感器的设计、制造、表征及其在实际应用中的挑战与机遇。硅作为一种成熟且成本效益高的半导体材料，其在高强度、高温环境下的工作潜力正被不断挖掘。本书旨在为读者提供一个全面的视角，从基础理论到实际应用，层层剖析高温硅基传感器的核心技术。 第一部分：高温下硅材料的物理与电学特性 本部分将详细回顾和分析硅材料在高温条件下的基本物理和电学行为。我们将探讨温度对硅的导电性、载流子迁移率、载流子浓度、禁带宽度以及热膨胀系数等关键参数的影响。理解这些基础特性对于设计能够承受高温并保持稳定性能的传感器至关重要。我们将深入研究高温下载流子散射机制的变化、热致漏电流的产生及其对传感器精度的影响。此外，硅的机械强度和热稳定性在高温下的表现也将被详细讨论，为传感器材料的选择和结构设计提供依据。 第二部分：高温硅基传感器的工作原理与设计考量 在掌握了硅材料的高温特性后，本书将转而探讨各种类型的高温硅基传感器的具体设计和工作原理。我们将重点介绍以下几种主流传感器类型： 高温压力传感器： 详细阐述基于应变片的硅压阻式传感器在高应力、高温环境下的工作原理。讨论如何通过材料选择（如特定晶向的硅）、结构优化（如薄膜沉积技术、阳极键合等）以及封装技术来提高其高温下的灵敏度、稳定性和线性度。我们将分析高温对压阻系数的影响，以及如何通过温度补偿技术来校正测量误差。 高温温度传感器： 介绍基于硅PN结或MOSFET结温效应的温度传感器。讨论在高温下，PN结的正向电压降与温度之间固有的线性关系如何被利用。重点关注如何克服高温下的漏电流增加和载流子复合等问题，以实现精确可靠的温度测量。我们将探讨集成温度传感器的设计，使其能够与信号处理电路协同工作。 高温加速度传感器： 探讨基于硅质量块和压阻/压电效应的高温加速度传感器设计。分析高温对硅材料的机械性能和传感元件灵敏度的影响。重点介绍如何通过特殊的微加工技术和封装方法来保证加速度传感器在高温下的动态响应和稳定性。 高温应力传感器： 深入研究高温下硅应变片的性能衰减机制，以及如何通过选择耐高温的绝缘层（如氮化硅、氧化铝）和金属接触材料（如铂、钼）来改善传感器的长期可靠性。我们将讨论应力集中效应在高应力下的重要性，以及如何通过结构设计来优化应力分布。 在设计考量方面，本书将详细介绍高温封装技术，包括陶瓷封装、金属封装以及高温粘接材料的选择。这些技术对于保护传感器免受极端环境的影响，并确保其电气连接的可靠性至关重要。同时，信号调理与处理电路的设计在高温环境中也面临巨大挑战，本书将探讨如何选择耐高温的电子元件，以及设计抗干扰、高精度的数据采集系统。 第三部分：高温硅基传感器的制造工艺与材料挑战 本部分将聚焦于高温硅基传感器的先进制造技术。我们将介绍硅微机电系统（MEMS）技术在高温传感器制造中的应用，包括深硅刻蚀、薄膜沉积（如氧化、氮化、多晶硅、金属薄膜）、光刻以及键合技术。重点讨论在高温处理过程中可能遇到的材料退化、界面效应以及应力耦合等问题，并提供相应的解决方案。 此外，本书还将深入探讨耐高温材料的选择，包括： 绝缘层材料： 除了传统的二氧化硅，氮化硅、氧化铝、氮氧化硅等在高温下的稳定性和介电性能将得到详细分析。 金属接触材料： 铂、钼、钨等在高温下的高电导率、低蒸气压以及与硅的良好界面特性使其成为高温传感器的理想选择。 封装材料： 陶瓷（如氧化铝、氮化硅）、高温金属合金以及特殊的耐高温聚合物将作为封装材料的选项进行讨论。 第四部分：高温硅基传感器的应用领域与未来发展趋势 本书的最后部分将展示高温硅基传感器在各个领域的广泛应用，并展望其未来的发展方向。 航空航天： 用于发动机、涡轮机、航天器结构以及推进系统的温度、压力和应力监测。 能源领域： 在地热发电、核反应堆、燃气轮机以及石油天然气勘探中用于监测关键参数。 汽车工业： 用于发动机排气系统、涡轮增压器以及高温制动系统的传感。 工业制造： 在高温炉、冶金设备、玻璃制造以及化学过程控制中发挥重要作用。 科学研究： 用于极端环境下的科学实验和监测。 本书还将探讨高温硅基传感器的未来发展趋势，包括： 多功能集成传感器： 将多种传感功能集成到单个芯片上，提高系统集成度和效率。 自供电与无线传输： 结合能量收集技术，实现传感器的自供电运行，并实现高温环境下的无线数据传输。 智能传感器与物联网： 将人工智能和机器学习技术应用于高温传感器的数据分析，实现预测性维护和智能控制。 新型材料与工艺： 探索更具潜力的耐高温半导体材料（如碳化硅、氮化镓）与其他先进制造技术的结合。 《高温硅基传感器：精密测量与极端环境应用》旨在为工程师、研究人员以及相关领域的学生提供一本权威、实用的参考书。通过深入的理论分析、详实的工艺介绍和丰富的应用案例，本书将帮助读者全面理解高温硅基传感器的技术挑战，掌握核心设计和制造方法，并为开发下一代高性能高温传感器提供宝贵的指导。

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