CN1217467A - 微腔充气型真空微电子压力传感器 - Google Patents
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Abstract
一种微腔充气型真空微电子压力传感器,包括阳极压力敏感膜1、阴极场发射阵列2或电子发射膜、绝缘层3、真空腔4,并在真空腔4内充有惰性气体5。本发明由于在腔内充有一定量的惰性气体,大大减小了由于腔内外压强差过大而引起的压力敏感膜空载变形问题,提高了传感器灵敏度和扩展了传感器量程。
Description
本发明属于压力传感器，特别是真空微电子压力传感器。
真空微电子压力传感器最早于1991年第六届固态传感器和执行器国际会议(TRANSDUCERS’91)上提出，其结构主要由四部分组成，如附图所示：(1)压力敏感膜作为阳极，一般采用金属膜或硅薄膜；(2)阴极，大多采用场发射尖锥阵列或金刚石、类金刚石碳等电子发射膜；(3)阴阳极之间的绝缘层；(4)阴阳极之间的真空微腔。传感器工作原理是：阳极相对于阴极施加正电压，在阴极表面形成电场，使阴极产生电子发射。当敏感膜受压变形时，阴阳极间距变化，阴极表面场强随之改变，从而导致阴极发射电流变化。当阴极表面电场很强时，阴极的发射为场致发射，其发射电流密度对于场强变化非常敏感，而温度等因素的影响理论上可忽略不计。因而真空微电子压力传感器具有灵敏度高、抗辐射和温度稳定性好等优点。近年来关于真空微电子压力传感器的研究主要在于阴极结构和材料的改进，例如：采用金刚石膜场发射阴极取代阵列阴极以改善阴极发射性能；采用“台阶阴极”取代“平面阴极”以提高传感器灵敏度、扩展量程、改善输出信号线性等。但是，已有的各种真空微电子压力传感器都存在着一个共同的问题：按照传统真空器件的概念，真空微腔中真空度越高越好，所以一般都希望阴阳极之间的真空度在10-5τ以上，而传感器外部是大气，由于内外压强差过大，往往造成压力敏感膜空载变形，影响了传感器的灵敏度和量程。
本发明的目的是在真空腔内充惰性气体，以减小压力敏感膜的空载变形，提高传感器灵敏度和扩展传感器量程。
本发明的主要特点是在真空腔内充惰性气体，使腔内真空度降低。
本发明由于在腔内充有一定量的惰性气体，大大减小了由于腔内外压强差过大而引起的压力敏感膜变形问题，提高了传感器灵敏度和扩展了传感器量程。
附图1、2、3是微腔充气型真空微电子压力传感器原理图。图中1阳极压力敏感膜；2阴极场发射阵列或电子发射膜；3绝缘层；4真空腔；5惰性气体；
下面结合附图详述本发明。
本发明提出微腔充气型真空微电子压力传感器。与普通的真空微电子压力传感器相比，新型传感器在真空微腔内充一定量的惰性气体，使腔内真空度由原来的10-5τ以上变为10-1τ-10-3τ。微腔内充入惰性气体后，惰性气体不会造成对阴极表面的污染，所以不会影响阴极的功函数及电子发射能力。由于阴阳极间距很小，电子和气体分子在各自的平均自由程内相互碰撞的机率很小，与阴极发射的电流相比，碰撞而产生的离子流可忽略不计。由于微腔内充一定量气体，大大减小了由于腔内外压强差过大而引起的压力敏感膜空载变形问题，对于提高传感器灵敏度和扩展传感器量程有重要意义。微腔内充的惰性气体是氩气或其他惰性气体。
Claims (3)
1、微腔充气型真空微电子压力传感器，包括阳极压力敏感膜1、阴极场发射阵列2或电子发射膜、绝缘层3、真空腔4，其特征是在真空腔4内充有惰性气体5。
2、按权利要求1所述的微腔充气型真空微电子压力传感器，其特征是真空腔4内的真空度为10-1τ-10-3τ。
3、按权利要求1或2所述的微腔充气型真空微电子压力传感器，其特征是真空腔4内充的惰性气体是氩气。
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|---|---|---|---|
| CN 97120158 CN1088514C (zh) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 微腔充气型真空微电子压力传感器 |
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| CN 97120158 CN1088514C (zh) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 微腔充气型真空微电子压力传感器 |
Publications (2)
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| CN1217467A true CN1217467A (zh) | 1999-05-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 97120158 Expired - Fee Related CN1088514C (zh) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 微腔充气型真空微电子压力传感器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN1088514C (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108615807A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-02 | 华中科技大学 | 一种量程和灵敏度可调的柔性传感器及其制备方法 |
| CN110006577A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-12 | 王久钰 | 压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法 |
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1997
- 1997-11-14 CN CN 97120158 patent/CN1088514C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108615807A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-02 | 华中科技大学 | 一种量程和灵敏度可调的柔性传感器及其制备方法 |
| CN110006577A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-12 | 王久钰 | 压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法 |
| CN110006577B (zh) * | 2019-04-22 | 2020-08-28 | 王久钰 | 压强传感器、压强测量系统以及压强测量方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1088514C (zh) | 2002-07-31 |
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