现代传感技术2讲选编课件.ppt

1、第三节第三节 新加工工艺新加工工艺n实现新传感器技术的手段实现新传感器技术的手段一、薄膜加工工艺一、薄膜加工工艺主要有主要有蒸发蒸发、溅射溅射和和化学气相淀积化学气相淀积。1.蒸发蒸发条件：真空度条件：真空度1.33X10-2 Pa以下，加热蒸以下，加热蒸发材料。发材料。特点：对金属，非金属和热稳定性好的化特点：对金属，非金属和热稳定性好的化合物，制作的膜纯度极高。合物，制作的膜纯度极高。2.溅射溅射条件条件:真空真空;数数KV的电压。的电压。特点：特点：1）设备复杂；成膜时间长。）设备复杂；成膜时间长。2）制作高熔点材料的膜；膜与基）制作高熔点材料的膜；膜与基片附着力好。片附着力好。方法：阴

2、极溅射、反应溅射、方法：阴极溅射、反应溅射、射频溅射射频溅射、等离子溅射、磁控溅射等。等离子溅射、磁控溅射等。原理如下图原理如下图1-13。3.化学气相淀积化学气相淀积(CVD)使用使用加热、等离子和紫外线加热、等离子和紫外线等各种能源，等各种能源，使气体物质经化学反应形成固态物质淀使气体物质经化学反应形成固态物质淀积在衬底上的方法。积在衬底上的方法。常用设备：反应气体输入部分；常用设备：反应气体输入部分；反应激活反应激活能源供给部分能源供给部分和气体排出部分。和气体排出部分。特点：气体工艺。特点：气体工艺。4.分子束外延分子束外延(MBE)n利用分子束在单晶衬底上生长单晶层的外利用分子束在单

3、晶衬底上生长单晶层的外延方法。延方法。特点：特点：1）新工艺，边生产，边分析、控制。）新工艺，边生产，边分析、控制。2）超真空条件下，制膜超纯。）超真空条件下，制膜超纯。3）生长速度低，成品率高。）生长速度低，成品率高。二、光学曝光微加工工艺二、光学曝光微加工工艺n通过具有一定图形的通过具有一定图形的掩模板掩模板在在硅片硅片上进上进行光学腐蚀。行光学腐蚀。接触式：设备简单，造价低，分辨率高。接触式：设备简单，造价低，分辨率高。但成品率低，目前不使用。但成品率低，目前不使用。目前使用目前使用接近式接近式和和投影式投影式。投影曝光分两种：投影曝光分两种：1.反射式等比例曝光反射式等比例曝光优点优点

4、:无光学像差无光学像差,成像清晰成像清晰.缺点缺点:高分辨率难实现高分辨率难实现.2.透射式缩小曝光透射式缩小曝光优点优点:图形分辨率高图形分辨率高缺点缺点:设备昂贵设备昂贵,曝光效率低曝光效率低三、激光精细加工三、激光精细加工n直接写入，低温处理直接写入，低温处理1.激光辅助气相淀积激光辅助气相淀积2.激光辅助固相淀积激光辅助固相淀积3.激光辅助液相淀积激光辅助液相淀积4.激光退火激光退火5.激光辅助化学掺杂激光辅助化学掺杂以上方法目前大多用于集成电路以上方法目前大多用于集成电路,光电器件光电器件等生产工艺上等生产工艺上.四、光纤制造技术四、光纤制造技术n包括三个制造工艺包括三个制造工艺1.

5、预制超纯石英玻璃预制超纯石英玻璃光纤棒光纤棒化学气相沉化学气相沉积法积法.1)管内沉积法管内沉积法(MCVD)直径直径10mm，长，长5001000mm,拉拉125 m,长长58km.2）外附法）外附法用高折射率的实心玻璃棒做支撑体，在玻用高折射率的实心玻璃棒做支撑体，在玻璃棒上沉积低折射率的材料。璃棒上沉积低折射率的材料。特点：易制成大型预制棒（可拉特点：易制成大型预制棒（可拉200km)200km)。控制难度略大。控制难度略大。2.光纤拉丝及一次涂覆光纤拉丝及一次涂覆拉成标准丝拉成标准丝125 m，并涂第一层，并涂第一层保护层保护层温度：温度：20002000度；速度：数十米度；速度：数十

6、米/分钟分钟3.光纤二次涂覆光纤二次涂覆进一步加固涂层进一步加固涂层,两种结构两种结构:1)松套结构松套结构耐压力好耐压力好,低温收缩损耗大低温收缩损耗大.2)紧套结构紧套结构-低温收缩损耗小低温收缩损耗小,但耐压力差但耐压力差.作业作业:1.:1.新型传感效应和敏感材料有那些新型传感效应和敏感材料有那些?2.2.光电导和光伏效应的原理光电导和光伏效应的原理.3.3.光纤制造工艺光纤制造工艺,传输原理传输原理,全反射条件全反射条件.4.4.薄膜加工工艺有那些薄膜加工工艺有那些?何谓淀何谓淀(沉沉)积积?第二章第二章 新型固态光电传感器新型固态光电传感器n象限探测器、光敏器件阵列等象限探测器、光

7、敏器件阵列等第一节第一节 普通光敏器件阵列普通光敏器件阵列一、象限探测器一、象限探测器利用光刻技术，将一整块利用光刻技术，将一整块圆形圆形或或方形方形光敏光敏器件的器件的敏感面敏感面分成若干对称部分形成。分成若干对称部分形成。n作用：确定光点在二维坐标的位置，进作用：确定光点在二维坐标的位置，进行目标的准值，定位和跟踪。行目标的准值，定位和跟踪。以四象限探测器为例，说明运算方法。以四象限探测器为例，说明运算方法。1.直差电路形式直差电路形式UX=KUy=K特点特点:电路简单电路简单,但灵敏度不高但灵敏度不高.2.和差电路形式和差电路形式坐标线坐标线和和基准线基准线成水平安装成水平安装UX=KU

8、y=K3.放大电路放大电路n对输出对输出UX Uy信号放大信号放大,便于检测便于检测.n象限探测器的缺点象限探测器的缺点:1)因分割带来死区因分割带来死区.2)若光斑落在一个象限内若光斑落在一个象限内,无法测量无法测量.3)光强影响测量光强影响测量,因此分辨率和精度不高因此分辨率和精度不高.二、光敏管阵列二、光敏管阵列将将N个光敏管（像元）集成在一个硅片上，个光敏管（像元）集成在一个硅片上，形成测量电路。形成测量电路。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。