The utility model provides a SiC thermopile type high temperature heat flux sensor, which comprises a silicon substrate with a first surface and a second surface, a groove on the first surface and a platform area formed by a groove, a composite dielectric film covering a groove and a platform area, a heat insulation cavity arranged in a silicon substrate and a second surface. The P-type and N-type SiC thin film resistors are located on the composite dielectric film in the platform area and locally on the top of the insulating cavity. The insulating dielectric layer is covered with P-type and N-type SiC thin film resistors and composite dielectric film. The metal layer is formed on the insulating dielectric layer, including electrodes and leads. The P-type SiC thin film resistor block and the N-type SiC thin film resistor block are connected to form a thermopile. The utility model adopts single crystal SiC with excellent high temperature performance as thermoelectric material, which can realize rapid and accurate measurement of heat flux density in high temperature and harsh environment.
【技术实现步骤摘要】
一种SiC热电堆型高温热流传感器
本技术属于热流检测
,特别是涉及一种SiC热电堆型高温热流传感器。
技术介绍
自然界和生产过程中,存在着大量的热量传递问题。随着现代科学技术的发展,仅把温度作为热量传递的唯一信息已远远不够。因此,热流检测理论和技术越发受到重视,相应的热流传感器也得到了较大的发展和广泛的应用。现有的热流传感器虽能够满足工农生产及日常生活中热流密度的一般测量需求,但其耐热温度和测量量程普遍较低,通常在1000℃和1MW/m2以下,而且其尺寸较大,响应时间较长,最快也只有ms量级。因此,在诸如航空、航天发动机等超高温、大热流的恶劣环境中,现有的热流传感器难以实现快速、准确的测量。采用MEMS技术制造的热电堆型热流器件具有体积小、结构简单、响应速度快等得天独厚的优势,但面临超高工作温度、大热流的难题,材料的选择尤为重要。SiC作为一种宽带隙半导体,具有高熔点、高热导率、高载流子迁移率和高击穿电压,是高温传感器件的理想材料。目前已经开发出基于SiC的高温微加热器和流量传感器,但基于SiC的高温热流传感器尚未有报道。4H-SiC单晶薄膜材料是SiC中熔点更高、热导率更高的材料,可以将硅基传感器的工作温度提高2-3倍。采用4H-SiC热电材料制造大热流器件就可以充分利用其高温稳定性好、热导率大的特点,在提高热稳定性的同时,实现快速加热和冷却。另外,由于SiC和硅的热膨胀系数差异不大,即使在高温下,界面层受到的热应力的影响依旧很小,从而使其在超高温环境中的应用成为可能。因此,无论从工业生产需求还是技术发展趋势,开发一种快速响应、性能稳定的SiC热电 ...
【技术保护点】
1.一种SiC热电堆型高温热流传感器,其特征在于,包括:硅衬底,所述硅衬底具有第一表面和第二表面,在所述第一表面上设有沟槽以及由所述沟槽围绕形成的平台区域;其中,所述硅衬底为双抛单晶硅片;复合介质膜,位于所述硅衬底的第一表面,覆盖所述沟槽表面及所述平台区域表面;隔热腔体,设于所述硅衬底中,由所述硅衬底的第二表面向内凹入,位于所述平台区域的部分所述复合介质膜的下方;P型SiC薄膜电阻块及N型SiC薄膜电阻块,位于所述平台区域位置的所述复合介质膜上,且局部位于所述隔热腔体的上方;绝缘介质层,覆盖所述P型SiC薄膜电阻块及N型SiC薄膜电阻块以及所述复合介质膜;金属图层,形成于所述绝缘介质层上,包括电极及引线,以将所述P型SiC薄膜电阻块及N型SiC薄膜电阻块连接形成热电堆。
【技术特征摘要】
1.一种SiC热电堆型高温热流传感器,其特征在于,包括:硅衬底,所述硅衬底具有第一表面和第二表面,在所述第一表面上设有沟槽以及由所述沟槽围绕形成的平台区域;其中,所述硅衬底为双抛单晶硅片;复合介质膜,位于所述硅衬底的第一表面,覆盖所述沟槽表面及所述平台区域表面;隔热腔体,设于所述硅衬底中,由所述硅衬底的第二表面向内凹入,位于所述平台区域的部分所述复合介质膜的下方;P型SiC薄膜电阻块及N型SiC薄膜电阻块,位于所述平台区域位置的所述复合介质膜上,且局部位于所述隔热腔体的上方;绝缘介质层,覆盖所述P型SiC薄膜电阻块及N型SiC薄膜电阻块以及所述复合介质膜;金属图层,形成于所述绝缘介质层上,包括电极及引线,以将所述P型SiC薄膜电阻块及N型SiC薄膜电阻块连接形成热电堆。2.根据权利要求1所述的SiC热电堆型高温热流传感器,其特征在于:所述沟槽的深度为1-50μm。3....
【专利技术属性】
技术研发人员:李铁,田伟,王跃林,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:新型
国别省市:上海,31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。