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柔性薄膜材料在电子传感元件中的应用

点击次数:1028    发布日期:2014-05-26   本文链接://www.kemesee.com/news/247.html

      在航空航天领域中,无论是飞机和发动机的自动监测控制,还是自动寻的和导航,都需要传感器提供各项敏感参数,为航天器的安全飞行和航天员的安全保驾护航,而采用新材料、新工艺、新技术对传统的航天传感器进行改进和发展,是航天测控传感器发展的重要方向。比如将柔性电子传感器用于机身机翼蒙皮,可在飞行过程中传递具体的局部信息,通过对航空航天复合结构的健康状况(如温度、应变、损伤、疲劳等)进行实时监测,来预测结构内部的损伤及剩余寿命,同时做好对航天员体液生化指标的在线检测与监测工作,尽可能消除隐患,减少灾难性意外事故的发生。

      柔性电子作为一个新兴的研究领域,已在某些方面取得了一定的成果。国内外针对柔性电子材料制备、柔性电子器件设计与应用等方面已开展了大量的基础研究工作,目前世界上*快的硅柔性晶体管截止频率可达5GHz。柔性电子与传统电子技术*根本的区别在于以柔性基板代替刚性基板,其设计难点是要在大形变下仍保持结构和功能的完整性,这主要取决于电子电路的结构形式、材料以及两者的优化匹配。目前实验研究的柔性电子系统的元器件和产品尺寸较少涉及微电子层面,且普遍偏重于对材料力学性能(如延展性)的研究。产品在性能上也远不及传统方式制作的硅芯片,运行速度甚至相差了几个数量级。现已得到初步发展的柔性衬底微机电系统MEMS(Micro—Electro—Mechanic System)传感器虽具有较好的弯曲性和延展性,但相对芯片而言,它更易受到工艺和封装的限制,且成本高,不利于大规模生产。德国斯图加特电子研究院开发出一种名为chipfilm的超薄芯片制造技术,它以硅为主要材料,从底层开始制造超薄芯片,有望成为一种颠覆性的解决办法。

      设计一种基于高速柔性薄膜电子的温度传感器,从传感器电路结构形式及其与材料优化匹配的角度出发,采用敏感元件探头与处理电路分隔的模式,增加了电路实际应用场景的灵活性;选用适于做成贴合复杂表面的大面积传感检测阵列的薄膜铂电阻作为敏感元件;后端则选取适于高速柔性薄膜电子应用场景的超薄集成电路作为转换元件。后仿真结果表明,转换电路能够完成后端信号调理放大的功能,共模抑制比大于85dB;温度传感器能够完成测温的功能且线性度良好,可测量-50℃~90℃范围内的温度,灵敏度4.8mV/℃,精度0.12% ,功耗2.04mw(1.8V电源电压)。


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