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如何读取在600℃下使用的传感器信号？

http://cn.newmaker.com 8/5/2013 10:24:00 AM 日经BP社

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展厅 11	传感器展厅差压变送器, 压力变送器, 压力传感器, 压力开关, 张力传感器, ...

“TRANSDUCERS 2013学会报告会”于7月12日在日本举行。该报告会从2013年6月举行的传感器及致动器相关国际学会“TRANSDUCERS 2013”（第17届固态传感器、致动器及微系统国际会议）上发表的论文中，精选出会对未来产业界产生影响的论文进行讲解，由日本东北大学研究生院工学研究科生物机器人专业的田中秀治教授主讲，发表演讲的是该大学研究生院工学研究科纳米力学专业副教授。

在报告会上，田中教授指出，今后传感器将以每年1万亿个的规模被大量使用，因此降低其成本的技术将越来越重要。在这一背景下，他介绍了基于接合和TSV（Si贯通电极）的最新封装技术；应用范围正在由消费类用途扩大到构造物监测等用途的加速度传感器、角速度传感器、温度传感器技术；能够代替晶体振荡器的硅振荡器及振子技术等。

温度传感器方面介绍了通过用SiC（碳化硅）取代普通的Si（硅）材料、将工作温度范围提高到600℃的温度传感器。田中教授讲解了美国加利福尼亚大学伯克利分校开发的温度传感器（论文序号：T3P.025），还介绍了该大学在此次学会前已在学术杂志上发表的应力传感器。可在高温环境下使用的传感器能深埋在地下，用来勘探资源和地质等，还可以放在发动机燃烧室内，用来实现更高燃效的发动机。

在高温环境下，读取电路无法工作

田中教授指出，耐高温传感器实用化的关键在于传感器自身的技术和从传感器读取信号的技术。这是因为，即使能够在高温（500～600℃）环境测量温度和压力，如果读取数据的电路不能工作，也无法使用数据。一般来说，用SiC半导体制造耐高温传感器时，从数据读取电路一方看到的传感器电极电阻会升高。如果把读取电路放在非高温环境下，并利用很长的导线，那么导线的电阻便会影响传感器信号，导致难以准确测量。

田中教授介绍了此次学会上发表的两个方案。一个是利用机械式变频器的方案（论文序号W4A.001），就是利用基于MEMS（微电子机械系统）加工技术制成的微小机械式开关来构成变频器电路。由于这样的电路不依赖于半导体特性，因此在500℃下也能工作。这个方案是美国凯斯西储大学（Case Western Reserve University）发表的。虽然这样的电路也可以通过SiC晶体管来实现，但目前很难使用比硅晶圆（集成电路的基板）缺陷多的SiC晶圆低成本制造晶体管。

另一个方案是使用SiC二极管整流桥，把传感器的电阻调低（论文序号T3P.026）。虽然很难利用SiC晶圆低成本制造晶体管，但面向功率半导体的SiC二极管已经实现量产，在很多用途中都投入了实用。该方案提出，把基于二极管的电阻转换电路设在传感器附近，信号便可通过同轴电缆延长。该方案是日本东北大学发表的。另外，基于二极管整流桥的电阻转换技术在40年前就已发表。（记者：三宅常之，Tech-On！）

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