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数显真空传感器:原理、选型与应用全解析

 更新时间:2025-11-19 点击量:61
  原理
  数显真空传感器通过物理效应与电子技术融合,将真空环境中的压力变化转换为可测量的电信号,最终以数字形式显示真空度值。其核心原理可分为两类:
  压阻式:利用半导体材料的压阻效应,当真空环境中的气体分子碰撞压敏元件(如硅膜片)时,膜片形变导致电阻变化,经惠斯登电桥转换为电信号,再通过智能芯片进行非线性修正和温度补偿,输出线性标准信号。例如,某型号传感器在0.1-10⁵Pa范围内,分辨率达0.1Pa,可捕捉晶圆表面微米级形变。
  电容式:硅膜片作为敏感元件,在大气压力下向上鼓起,鼓起程度随真空度变化而改变,导致电容两极板间距变化,电容值随之改变。通过测量电路将电容值转换为电压或频率信号,推算真空度。例如,某型号传感器在10³-10⁵Pa范围内,分辨率达2.0Pa,可确保镀膜厚度均匀性<1%。
  选型
  选型需综合考虑以下因素:
  量程与精度:根据应用场景选择合适量程,如低真空(1000Pa-10Pa)可选热导式,中真空(10Pa-10⁻³Pa)适合压阻式,高真空(10⁻³Pa-10⁻⁹Pa)需电容式或磁悬浮式。精度要求高的场景(如半导体制造)需选择误差<1%的传感器。
  环境适应性:若环境温度变化大,需选择带温度补偿功能的型号;若存在酸碱气体,需选择抗腐蚀材料。
  响应时间与稳定性:动态压力监控场景需选择响应速度快(如毫秒级)的传感器;长期稳定性要求高的场景需选择抗漂移能力强的型号。
  应用
  数显真空传感器广泛应用于多个领域:
  半导体制造:实时监测真空腔内压力变化,确保光刻、蚀刻等工艺精度。
  真空镀膜:精确控制真空度,避免镀膜层出现针孔或裂纹。
  真空冶金:监测钢液炉外真空脱气和精炼过程,优化工艺参数。
  科研实验:监测高真空环境下的气体吸附/脱附过程,为新材料研发提供数据支持。