A highly sensitive micro electric field sensor with a cantilever beam structure includes a base on which a semiconductor film is mounted through a fixture. The semiconductor film doping is embedded in the ion-doped resistance region, and the piezoelectric film is deposited on the top surface of the semiconductor film. Its beneficial effect is to ensure that the electric field sensor has high sensitivity, wide dynamic range and wide frequency range. Semiconductor thin film ion doping region has large response amplitude and high device sensitivity. Besides collecting the stable operation characteristics of power system, it can monitor the characteristics of faults and various overvoltages, and provide precise and large data for the research of fault diagnosis and insulation coordination of power system. It is easy to be miniaturized, highly integrated, low cost and suitable for mass production. Therefore, it is suitable for the intensive layout of large power grid lines and electrical equipment to collect electrical information comprehensively and reflect the characteristics of power system.
【技术实现步骤摘要】
具有悬臂梁结构的高灵敏度微型电场传感器件
本专利技术涉及先进制造与自动化中新型电场传感器领域,特别是一种具有悬臂梁结构的高灵敏微型电场传感器件。
技术介绍
智能电网已成为全球能源发展和变革的重大研究课题。为了满足智能电网多样性的能源结构、电网形态、负荷种类、用户需求等,实现各节点实时监测的传感网络对电网的可靠、安全、经济、高效运行具有重要的意义。传感网络需要的传感器种类繁多,包括气敏传感器、湿敏传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、形变传感器等。其中,作为电网最基本的信号,电压,其测量技术手段仍然相对落后。现有的电压互感器分为电磁感应式和电容分压式两类,其中电磁感应式电压互感器的测量原理与变压器相同,通过电磁感应将一次侧高电压转化到二次侧低电压,电容分压式的测量原理是通过电容串联进行分压,通过测量低压推算高压。两者均仅适用于工频交流信号,对直流、暂态以及高次谐波等信号无法测量。由于互感器体积大、成本高、安装难度大,无法广泛使用到输配电线路及电站电气设备的监测中。相比之下,基于光电效应的非接触式电场传感器分辨率高、动态范围广,适用于交流稳态及快速暂态的宽频域范围测量。当前光电效应的电场传感器处于推广试验运行阶段,到目前为止,温度稳定性问题仍难解决,成为影响光电传感器测量精度最大的挑战;另外,光电传感器由于对高质量光源的需求无法实现微型化,成本很高,不利于广泛应用与开展。随着基础材料的不断发展,新型功能材料具有更优的性能参数,如压电材料。压电晶体或压电薄膜在一定电压范围内的高灵敏度线性压电效应使其具有作为传感器感应材料的基础,可被考虑用于电场的感应与测量 ...
【技术保护点】
1.一种具有悬臂梁结构的高灵敏度微型电场传感器件,包括底座(6),所述底座(6)上通过固定件(5)安装有半导体薄膜(3),其特征在于,所述半导体薄膜(3)上镶嵌有离子掺杂电阻区(1),所述压电薄膜(2)沉积与所述半导体薄膜(3)顶面。
【技术特征摘要】
1.一种具有悬臂梁结构的高灵敏度微型电场传感器件,包括底座(6),所述底座(6)上通过固定件(5)安装有半导体薄膜(3),其特征在于,所述半导体薄膜(3)上镶嵌有离子掺杂电阻区(1),所述压电薄膜(2)沉积与所述半导体薄膜(3)顶面。2.根据权利要求1中所述的具有悬臂梁结构的高灵敏度微型电场传感器件,其特征在于,所述掺杂电阻区(1)的数量为四个,包括两个横向离子掺杂电电阻(1_a)、两个纵向离子掺杂电电阻(1_b),所述的两个横向离子掺杂电电阻(1_a)、两个纵向离子掺杂电电阻(1_b)通过金属电极(4)与外部电路电连接。3.根据权利要求1中所述的具有悬臂梁结构的高灵敏度微型电场传感器件,其特征在于,所述半导体薄膜(3)中掺杂有P型或N型离子形成离子掺杂区...
【专利技术属性】
技术研发人员:何金良,胡军,薛芬,刘洋,王善祥,韩志飞,庄池杰,曾嵘,
申请(专利权)人:清华大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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