単結晶シリコンと容量式および拡散シリコン圧力変換器の長所と短所

回答内容は百度百科の「容量式圧力変換器と拡散シリコン圧力変換器の違い」に基づいています。容量式変換器には、「δ」室と呼ばれる、可変容量のセンサーコンポーネントがあります。このセンサーは完全に密閉されたコンポーネントです。プロセス圧力や差圧は、隔離ダイヤフラムおよび充填液であるシリコンオイルを介してセンシングダイヤフラムに伝わり、それによって変位が生じます。センシングダイヤフラムと2つの容量極板との間の容量差は、電子部品によって（4～20）mAの2線式出力電信号に変換されます。電子増幅回路は、デモデュレータ、発振器、発振制御アンプ、電流検出器、電流制御アンプ、電流制限コントローラ、基準電圧、安定化電源などで構成されている。それらによって容量信号を検出し、振動周波数を制御した後、それを電流出力に変換する。 性能　長所　1.極めて低い圧力を実現可能　2.過負荷に対する耐性が高い　3.精度が高い　短所　高圧測定における優位性に欠ける　センサーの封止工程に高度な技術が必要　動作原理　この計測器は、温度センサーによって温度信号を電気信号に変換し、その後プリアンプによってその電気信号を増幅・フィルタリングして、CPUのA/D変換モジュールに送り、アナログ値をデジタル値に変換する。最後にCPUがデータ処理を行い、表示およびPWM出力を行う。 測定対象媒体──→センサー──→電子回路──→出力信号
測定対象媒体の圧力が直接、センサー内のセラミック/拡散シリコン製の膜に作用し、その結果、膜は媒体の圧力に比例したわずかな変位を生じる。正常な動作状態では、膜の最大変位は0.025ミリメートル以下である。電子回路はこの変位量を検出し、それをその圧力に対応する標準的な工業用測定信号に変換する。過圧時には、ダイアフラムが堅牢なセラミック基材／拡散シリコンに直接密着します。ダイアフラムと基材の隙間はわずか0.1ミリメートルなので、過圧時のダイアフラムの最大変位も0.1ミリメートルに抑えられます。このため、構造的にダイアフラムが過度に変形することがなく、このセンサーは優れた安定性と高い信頼性を備えています。 拡散シリコン圧力変換器の主な特長　　1、高い安定性－年間でフルスケールの0.1％未満。 　　2、温度のずれが少ない－測定素子内の介在液を廃止したため、センサーは非常に高い測定精度を実現している。
3、信頼性が高い－大規模ICを採用しているため、回路の信頼性が高く、ノイズに強い。 　　4、幅広い適用性－製品にはさまざまなモデルや接続方式があり、工業計測におけるあらゆる媒体に対応可能です。 　　5、設置・メンテナンスが簡単。製品の構造が合理的で、サイズが小さく重量も軽いため、任意の場所に直接設置できる。 欠点は、0℃未満になると温度安定性が大幅に低下し、動的な圧力に耐えられず、センサーチップが容易に損傷することです。拡散シリコン圧力変換器と容量型圧力変換器の違い。1990年代半ば、アメリカのIcscnsor社やNova社は、シリコンウェハーおよびシリコンチップという2つの先端技術を活用して新しいタイプの拡散シリコン圧力センサーを製造し、高精度で再現性が高く、耐腐食性に優れた拡散シリコン圧力変換器を開発しました。プロセス圧力は隔離用の膜を通じて密封されたシリコンオイルによって拡散シリコン膜に伝達され、同時に基準側の圧力（大気圧）が膜のもう一方の端に作用します。このようにしてダイアフラムの両側の圧力差が圧力場を生み出し、ダイアフラムの一部が圧縮される。もう一方の伸張部では、圧縮領域と伸張領域にそれぞれ2つのひずみ抵抗素子があり、圧力によって生じる抵抗値の変化を検出することで、圧力信号を電気信号に変換する。拡散シリコンは、低温の0度未満や高温の85℃以上では正常に動作しないほか、20MPa以上の高圧にも適していない。 静電容量膜式圧力変換器、静電容量膜式絶対圧力変換器は、1980年代に誕生してから既に20年以上の歴史があります。高精度で耐腐食性、耐汚染性に優れ、安定性も高いため、国内外で低真空圧力を測定するのに理想的な計測器として広く認められています。アメリカのM.K.S社は、世界でコンデンサ型圧力変換器を製造する主要な企業であり、民間産業のあらゆる分野で活用されているほか、航空宇宙産業や原子力産業といった**産業においても独自の役割を果たしています。この圧力変換器は、圧力差によって弾性薄膜が変形し、それによって静電容量が変化する原理を利用して作られている。図7-34に示すように、検出部と変換回路から構成されている。検出部には真空室と検出室の2つのチャンバーがある。真空チャンバーは完全密閉構造であり、質量分析型漏れ検出器による検査に合格した後、長時間の排気を行い、最終的に排気管を密封して形成される。また、残留ガスを除去し、長期にわたって高真空状態を維持するための脱気剤も備えられている。固定電極板は真空チャンバー内に位置し、電極板からの導線がチャンバー外へと延びている。検出用ダイアフラムは、高真空の真空チャンバーと、低真空の試験対象システムとを接続する検出チャンバーの間に設置されており、この検出用ダイアフラムは可動電極板となっており、固定電極板と共に平板コンデンサを形成し、一定の静電容量を持つ。測定対象の低真空圧力が検出孔を通って検出室に入り、検出用ダイアフラムが変形して固定電極板との距離が変わり、それに伴って静電容量も変化する。異なる低真空圧力値が異なる静電容量値を決定する。最後に、コンデンサ信号は回路変換部に送られ、そこで回路変換部は変換、整流、増幅といった処理を経て、真空圧力に比例する標準的な電圧または電流信号を出力する。このタイプの圧力変換器は、高感度な差圧測定が可能で、ゼロ点が安定しています。動的応答特性が優れ、適応性に富み、一般的に静的圧力の測定に適している。