Specializuotose pramonės ir gynybos srityse,-pvz., plieno lydymas, variklio išmetamųjų dujų stebėjimas ir alyvos gręžimas,-reikia išmatuoti slėgį aukštoje{2}}temperatūroje. Taigi, kaip slėgio jutikliai atlaiko aukštą temperatūrą ir kodėl slėgio jutiklis gali atlaikyti tokią ekstremalią šiluminę aplinką?
Norėdami suprasti šią problemą, turime pradėti nuo kelių pagrindinių komponentų: slėgio jutiklio lusto, lustų surišimo medžiagų ir grandinės, kuri apdoroja signalus ir atlieka temperatūros kompensavimą. Žemiau aptarsime iššūkius ir sprendimus, su kuriais susiduria šie komponentai esant aukštai temperatūrai.
1. Slėgio jutimo lustas
Labiausiai paplitęs tipas yra išsklaidytas silicio slėgio jutiklio lustas, kurio maksimali darbinė temperatūra paprastai yra 125 laipsniai ir dažnai vadinama automobilių -klase. Esant aukštesnei temperatūrai, naudojamos SOI (Silicon on Insulator) slėgio lustai. SOI lustai su aliuminio elektrodais gali atlaikyti iki 180 laipsnių temperatūrą; SOI lustai su kompozitiniais elektrodais gali atlaikyti iki maždaug 450 laipsnių temperatūrą.
Kairė:Išsklaidyto silicio substrato slėgio lusto schema. Išsklaidytas silicio paviršius yra legiruotas koncentruotu boru, kad susidarytų oranžinė-geltona pjezorezistinė juostelė. Kylant temperatūrai, krūvininkai iš šių sričių migruoja į substratą, todėl keičiasi jutiklio išvestis, -todėl jos riba yra maždaug 125 laipsnių, panašiai kaip diodo atvirkštinio gedimo temperatūra.
Teisingai:SOI substrato struktūra. Tankus silicio dioksido sluoksnis viduryje neleidžia krūvininkams nutekėti į pagrindą esant aukštai temperatūrai, taip pagerindamas atsparumą karščiui. Kadangi aliuminis ir silicis sklinda daugiau nei 180 laipsnių, SOI lustai su aliuminio elektrodais paprastai yra ribojami iki 180 laipsnių. Su kompoziciniais elektrodais lustas gali veikti iki 450 laipsnių kampu.
Dar aukštesnei temperatūrai naudojami silicio karbido (SiC) substrato lustai. SiC, kaip trečiosios kartos-plataus diapazono-puslaidininkinė medžiaga, leidžia slėgio jutikliams veikti net 650 laipsnių temperatūroje.
2. Skiedrų klijavimo medžiagos
Organiniai klijai, naudojami drožlių klijavimui, paprastai gali atlaikyti iki 260 laipsnių temperatūrą. Siekiant dar labiau pagerinti atsparumą temperatūrai, naudojamas stiklo fritas sukepinimas. Stiklo fritas yra klampus stiklo miltelių, organinių rišiklių ir lakiųjų medžiagų mišinys. Sukepinant aukštoje-temperatūroje, lakiosios medžiagos ir dalis organinių medžiagų išgaruoja, palikdami stabilų stiklo sluoksnį, kuris tvirtai sujungia lustą su metaliniu pagrindu. Kadangi slėgio lusto apatinė medžiaga yra stiklas, jos sukibimo įtempių atitikimas yra gana geras.
3. Grandinės ir temperatūros kompensavimas
Dauguma elektroninių komponentų gali atlaikyti tik iki 125 laipsnių kampu, kai kurie – 150 laipsnių arba 180 laipsnių. Todėl, jei naudojama įprastinė elektronika, aukštos-temperatūros slėgio jutiklio grandinės dalis paprastai yra ribojama iki 180 laipsnių. Veikiant virš šio diapazono, dažniausiai taikoma varžinė tinklo kompensacija. Šis metodas apima serijinių arba lygiagrečių rezistorių pridėjimą prie Wheatstone tilto, kaip parodyta dešiniajame paveikslėlyje aukščiau. Ši kompensacija paprastai pasiekia apie 3–5 % bendrą temperatūros poslinkį visame temperatūros diapazone. Todėl aukšto{12}}temperatūros slėgio jutiklių duomenų lapuose temperatūros poslinkis dažnai nurodomas kaip ±0,05 % FS/laipsnis.
