第8章-薄膜传感器课件.ppt

8.1 8.1 薄膜的测量与分析薄膜的测量与分析 8.1.1 8.1.1 薄膜的方块电阻薄膜的方块电阻图8-1 膜层电阻图8-2 方块电阻的测量 8.1.2 8.1.2 薄膜的附着力薄膜的附着力 拉脱法 用粘接剂或焊料把杆状零件粘接在薄膜表面后，借助拉力试验机对其施加拉力。当薄膜从基底上脱落时，所测得的力用来表征实际附着力。由于施力方向不同，该方法主要有直接牵引和垂直牵引两种形式。 直接牵引图8-3 对准结构图8-4 双层结构图8-5 ASTM D-4541自对准结构 垂直牵引图8-6 方柱形杆件的垂直牵引 压带剥落法图8-7 压带剥落法示意图8.1.3 8.1.3 薄膜的硬度薄膜的硬度图8-8 超显微压痕系统原理图8.1.4 8.1.4 薄膜的厚度薄膜的厚度 薄膜的厚度大至可以分成三类：形状厚度，质量厚度，物性厚度。 薄膜厚度的测量方法有很多，按照测量的方式分可以分为两类：直接测量和间接测量。 常用的直接测量法：精密轮廓扫描法（台阶仪）。 常用的间接测量法：椭圆偏振法（椭偏仪）。8.1.4 8.1.4 薄膜的分析薄膜的分析名称名称特特 长长SEM（扫描电子显微镜）薄膜表面形貌，晶粒尺寸。HREM（高分辫率电子显微镜）晶粒尺寸，多层膜调制层层厚，界面状态，晶体结构/织构。AFM（原子力显微镜）薄膜表面形貌。XRD（X射线衍射）多层膜调制层层厚，调制比，界面状态，晶体结构/织构，薄膜应力状态。SADP(选区电子衍射)晶体结构/织构。AES（俄歇电子能谱）表面几个原子层深度的元素分析，适合于除H和He以外的元素。EDX/EELS（X射线能量色散谱/电子能量损失谱）空间分辨率为几个纳米微区内的成分分析。XPS（光电子能谱）除H元素以外表面几个原子层元素的价态和化学状态分析。SIMS（二次离子质谱）表面几个原子层全元素和同位素分析。表8-1 薄膜分析常用方法8.2 8.2 薄膜温度传感器薄膜温度传感器 温度传感功能薄膜按传感机理可分为：热电阻传感薄膜和热电偶传感薄膜。 8.2.1 8.2.1 热电阻传感薄膜热电阻传感薄膜 热敏薄膜的敏感材料大多数为金属，如铜、钛、银、铝、铂、镍等。 通常作为保护膜的膜材为碳化硅、氮化硅、氧化铝，而作为绝缘层是氧化铝膜或氧化铝与氧化镁复合膜。图8-9热敏电阻薄膜结构示意图8.2.2 8.2.2 薄膜热电偶薄膜热电偶 薄膜热电偶的测温原理是基于热电效应，通过测量由两种薄膜材料的组合而产生的热电动势来获得被测点的温度。 薄膜热电偶是一种先进的测量瞬变温度的测温传感器。 图8-10 夹板式薄膜热电偶图8-11 BMP-型薄膜热电偶图8-12 薄膜热电偶的静态标定图8-13 薄膜热电偶的动态标定8.3 8.3 薄膜力传感器薄膜力传感器 薄膜应变片测量原理是利用薄膜敏感材料的压阻效应。 压电薄膜传感器的原理是基于正压电效应。8.3.1 8.3.1 超低温薄膜压力传感器超低温薄膜压力传感器 合金薄膜具有温度系数小、应变基本呈线性、抗腐蚀性强、在-200下能保持性能稳定等特点，合金薄膜电阻式压力传感器可用于超低温下的压力测量。图8-14 弹性元件上功能膜的分布图8-15 恒压电桥电路8.3.2 8.3.2 压电薄膜应力传感器压电薄膜应力传感器图8-16PZT微悬臂梁结构8.4 8.4 薄膜磁敏电阻传感器薄膜磁敏电阻传感器图8-17 薄膜磁阻元件工作原理图图8-18 电阻-磁场特性曲线8.4.1 8.4.1 电流传感器电流传感器图8-19 电流传感器8.4.2 8.4.2 机械量传感器机械量传感器 （a） （b） （c） （d）图8-20 位移传感器图8-21 磁阻型加速度传感器（a）工作原理 （b）输出信号图8-22 旋转式磁阻传感器8.4.3 8.4.3 薄膜磁敏电阻元件薄膜磁敏电阻元件KMZ10KMZ10图8-23 KMZ10结构与等效电路精品课件精品课件！精品课件精品课件！8.4.4 MR-4008.4.4 MR-400、ER-450ER-450磁磁阻器件阻器件图8-24 ER-450原理框图