專利名稱：真空微電子壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于壓力傳感器技術領域，特別是涉及一種集成化的真空微電子壓力傳感器。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，常用的壓力傳感器主要有應變式、壓電式、壓阻式、電容式等，但由于其結構和工作原理的局限，其輸出信號均需復雜的電路、功耗大、特別是溫度漂移、輻射等干擾使得壓力傳感器的性能始終不能令人滿意，特別是耐高溫、抗輻射的壓力傳感器至今仍是世界各國研究的主要課題之一。90年代后期出現(xiàn)的真空微電子壓力傳感器，由于具有真空電子和固體電子器件的優(yōu)點，因而倍受科學家的高度重視，如中國發(fā)明專利公開的臺階陣列陰極真空微電子壓力傳感器(公開號CN1144333A)。該發(fā)明是通過將平面陰極錐尖陣列的結構改為臺階陰極錐尖陣列結構，該發(fā)明雖然提高了壓力傳感器的靈敏度和量程，但沒有從結構上解決壓力傳感器的過載保護和器件長期工作的穩(wěn)定性和可靠性等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供的一種新型真空微電子壓力傳感器。該壓力傳感器可有效的解決現(xiàn)有真空微電子壓力傳感器的抗過載保護、提高器件長期工作的穩(wěn)定性和可靠性問題。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是真空微電子壓力傳感器由帶過載保護環(huán)(3)的硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)、真空微腔(4)、絕緣層(5)、陽極彈性膜(6)、引出電極(7)、陽極絕緣保護膜(8)、金屬膜(9)一體化三維集成。其中，硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)中有一過載保護環(huán)(3)，硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列與過載保護環(huán)一體化集成。硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)中的每個錐尖表面均覆蓋有一定厚度的金剛石薄膜(2)。場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)的底部濺射有一定厚度的金屬膜(9)，其陽極彈性膜(6)的表面有絕緣保護膜(8)和引出電極(7)。
本技術方案提供的真空微電子壓力傳感器，具有過載自保護功能、溫度穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應速度快、抗輻射、工作電壓低、功耗小、體積小、性能穩(wěn)定可靠、可批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點，是一種高性能價格比的新型壓力傳感器，可廣泛應用于石油、化工、冶煉、電力、儀器儀表、機械、汽車、智能結構、航空航天、國防等領域。


附圖1為新型真空微電子壓力傳感器的示意圖。其中1為硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列，2為錐尖的金剛石薄膜，3為過載保護環(huán)，4為真空微腔，5為絕緣層，6為陽極彈性膜，9為陰極金屬膜，8為陽極絕緣保護膜，7為引出電極。
具體實施方式
以下結合附圖1對真空微電子壓力傳感器的工作原理作如下描述陽極彈性膜(6)相對硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)施加一定的正電壓，陰極與陽極之間將形成電場，當陰極錐尖的電場達到一定強度時，電子將克服表面勢壘溢出被陽極彈性膜(6)收集，從而形成正向電流。當陰極與陽極之間的電壓恒定時，在彈性陽極膜(6)上施加一定的壓力，陽極彈性膜(6)將發(fā)生形變，使陰極錐尖與陽極彈性膜(6)之間的距離發(fā)生變化，引起錐尖表面附近的電場發(fā)生變化，從而使陰極與陽極之間的電流發(fā)生變化。通過測量陰極與陽極之間的電流變化，即可檢測到陽極彈性膜(6)的形變以及受到的壓力的大小，其直接輸出量為電流信號。
在硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)中設計制造了過載保環(huán)(3)，當陽極彈性膜(6)所受的壓力超過量程時，陽極彈性膜(6)將和過載保環(huán)(3)的頂部接觸，從而實現(xiàn)真空微電子壓力傳感器的過載自保護。
在硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)的錐尖表面覆蓋一定厚度的金剛石薄膜，從而有效地解決了硅微場致發(fā)射陰極錐尖隨器件工作時間的老化問題，提高了真空微電子壓力傳感器長期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
權利要求1.一種真空微電子壓力傳感器，其特征在于該壓力傳感器由帶過載保護環(huán)(3)的硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)、真空微腔(4)、絕緣層(5)、陽極彈性膜(6)、引出電極(7)、絕緣保護膜(8)、金屬膜(9)一體化三維集成。
2.根據(jù)權利要求1所述的真空微電子壓力傳感器，其特征在于硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)中有一過載保護環(huán)(3)，硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列與過載保護環(huán)一體化集成。
3.根據(jù)權利要求1所述的真空微電子壓力傳感器，其特征在于硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)中的每個錐尖表面均覆蓋有一定厚度的金剛石薄膜(2)。
4.根據(jù)權利要求1所述的真空微電子壓力傳感器，其特征在于硅微場致發(fā)射陰極錐尖陣列(1)的底部濺射有一定厚度的金屬膜(9)，陽極彈性膜(6)的表面有絕緣保護膜(8)和引出電極(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種真空微電子壓力傳感器，該傳感器由帶過載保護環(huán)的硅微場致發(fā)射極錐尖陣列、真空微腔、絕緣層、陽極彈性膜構成，硅微場致發(fā)射極錐尖陣列中的每個錐尖均被金剛石薄膜覆蓋。本實用新型具有過載自保護功能、溫度穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應速度快、抗輻射、工作電壓低、功耗小、體積小、性能穩(wěn)定等顯著優(yōu)點，是一種高性能價格比的新型壓力傳感器。
文檔編號G01L21/30GK2537008SQ0220449
公開日2003年2月19日 申請日期2002年2月7日 優(yōu)先權日2002年2月7日
發(fā)明者溫志渝, 溫中泉, 張正元 申請人:重慶大學