專利名稱：微腔充氣型真空微電子壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力傳感器，特別是真空微電子壓力傳感器。
真空微電子壓力傳感器最早于1991年第六屆固態(tài)傳感器和執(zhí)行器國際會議(TRANSDUCERS’91)上提出，其結(jié)構(gòu)主要由四部分組成，如附圖所示(1)壓力敏感膜作為陽極，一般采用金屬膜或硅薄膜；(2)陰極，大多采用場發(fā)射尖錐陣列或金剛石、類金剛石碳等電子發(fā)射膜；(3)陰陽極之間的絕緣層；(4)陰陽極之間的真空微腔。傳感器工作原理是陽極相對于陰極施加正電壓，在陰極表面形成電場，使陰極產(chǎn)生電子發(fā)射。當(dāng)敏感膜受壓變形時，陰陽極間距變化，陰極表面場強隨之改變，從而導(dǎo)致陰極發(fā)射電流變化。當(dāng)陰極表面電場很強時，陰極的發(fā)射為場致發(fā)射，其發(fā)射電流密度對于場強變化非常敏感，而溫度等因素的影響理論上可忽略不計。因而真空微電子壓力傳感器具有靈敏度高、抗輻射和溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點。近年來關(guān)于真空微電子壓力傳感器的研究主要在于陰極結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)，例如采用金剛石膜場發(fā)射陰極取代陣列陰極以改善陰極發(fā)射性能；采用“臺階陰極”取代“平面陰極”以提高傳感器靈敏度、擴展量程、改善輸出信號線性等。但是，已有的各種真空微電子壓力傳感器都存在著一個共同的問題按照傳統(tǒng)真空器件的概念，真空微腔中真空度越高越好，所以一般都希望陰陽極之間的真空度在10-5τ以上，而傳感器外部是大氣，由于內(nèi)外壓強差過大，往往造成壓力敏感膜空載變形，影響了傳感器的靈敏度和量程。
本發(fā)明的目的是在真空腔內(nèi)充惰性氣體，以減小壓力敏感膜的空載變形，提高傳感器靈敏度和擴展傳感器量程。
本發(fā)明的主要特點是在真空腔內(nèi)充惰性氣體，使腔內(nèi)真空度降低。
本發(fā)明由于在腔內(nèi)充有一定量的惰性氣體，大大減小了由于腔內(nèi)外壓強差過大而引起的壓力敏感膜變形問題，提高了傳感器靈敏度和擴展了傳感器量程。
附

圖1、2、3是微腔充氣型真空微電子壓力傳感器原理圖。圖中1陽極壓力敏感膜；2陰極場發(fā)射陣列或電子發(fā)射膜；3絕緣層；4真空腔；5惰性氣體；下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明。
本發(fā)明提出微腔充氣型真空微電子壓力傳感器。與普通的真空微電子壓力傳感器相比，新型傳感器在真空微腔內(nèi)充一定量的惰性氣體，使腔內(nèi)真空度由原來的10-5τ以上變?yōu)?0-1τ-10-3τ。微腔內(nèi)充入惰性氣體后，惰性氣體不會造成對陰極表面的污染，所以不會影響陰極的功函數(shù)及電子發(fā)射能力。由于陰陽極間距很小，電子和氣體分子在各自的平均自由程內(nèi)相互碰撞的機率很小，與陰極發(fā)射的電流相比，碰撞而產(chǎn)生的離子流可忽略不計。由于微腔內(nèi)充一定量氣體，大大減小了由于腔內(nèi)外壓強差過大而引起的壓力敏感膜空載變形問題，對于提高傳感器靈敏度和擴展傳感器量程有重要意義。微腔內(nèi)充的惰性氣體是氬氣或其他惰性氣體。
權(quán)利要求
1.微腔充氣型真空微電子壓力傳感器，包括陽極壓力敏感膜1、陰極場發(fā)射陣列2或電子發(fā)射膜、絕緣層3、真空腔4，其特征是在真空腔4內(nèi)充有惰性氣體5。
2.按權(quán)利要求1所述的微腔充氣型真空微電子壓力傳感器，其特征是真空腔4內(nèi)的真空度為10-1τ-10-3τ。
3.按權(quán)利要求1或2所述的微腔充氣型真空微電子壓力傳感器，其特征是真空腔4內(nèi)充的惰性氣體是氬氣。
全文摘要
一種微腔充氣型真空微電子壓力傳感器,包括陽極壓力敏感膜1、陰極場發(fā)射陣列2或電子發(fā)射膜、絕緣層3、真空腔4,并在真空腔4內(nèi)充有惰性氣體5。本發(fā)明由于在腔內(nèi)充有一定量的惰性氣體,大大減小了由于腔內(nèi)外壓強差過大而引起的壓力敏感膜空載變形問題,提高了傳感器靈敏度和擴展了傳感器量程。
文檔編號G01L21/30GK1217467SQ97120158
公開日1999年5月26日 申請日期1997年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月14日
發(fā)明者夏善紅 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所