خصوصی صنعتی اور دفاعی ایپلی کیشنز میں-جیسے کہ اسٹیل سملٹنگ، انجن ایگزاسٹ مانیٹرنگ، اور آئل ڈرلنگ-اعلی درجہ حرارت کے حالات میں دباؤ کی پیمائش کرنے کی ضرورت ہے۔ تو دباؤ کے سینسر اعلی درجہ حرارت کو کیسے برداشت کرتے ہیں، اور کیا دباؤ سینسر کو اس طرح کے انتہائی تھرمل ماحول کو برداشت کرنے کے قابل بناتا ہے؟
اس مسئلے کو سمجھنے کے لیے، ہمیں کئی اہم اجزاء سے شروع کرنے کی ضرورت ہے: پریشر سینسر چپ، چپ بانڈنگ میٹریل، اور سرکٹری جو سگنلز پر کارروائی کرتی ہے اور درجہ حرارت کے معاوضے کو انجام دیتی ہے۔ ذیل میں، ہم ان چیلنجوں اور حل پر بات کریں گے جن کا ان اجزاء کو زیادہ درجہ حرارت پر سامنا ہے۔
1. پریشر سینسنگ چپ
سب سے عام قسم ڈفیوزڈ سلکان پریشر سینسر چپ ہے، جس کا عام طور پر زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ درجہ حرارت 125 ڈگری ہوتا ہے اور اسے اکثر آٹوموٹیو-گریڈ چپ کہا جاتا ہے۔ زیادہ درجہ حرارت کے لیے، ایس او آئی (سیلیکون آن انسولیٹر) پریشر چپس استعمال کی جاتی ہیں۔ ایلومینیم الیکٹروڈ کے ساتھ SOI چپس 180 ڈگری تک درجہ حرارت کو برداشت کر سکتی ہیں۔ جامع الیکٹروڈ کے ساتھ SOI چپس تقریباً 450 ڈگری تک درجہ حرارت کو برداشت کر سکتی ہیں۔
بائیں:ڈفیوزڈ سلکان سبسٹریٹ پریشر چپ کی اسکیمیٹک۔ پھیلی ہوئی سلکان کی سطح کو مرتکز بوران کے ساتھ ڈوپ کیا جاتا ہے تاکہ ایک نارنجی-پییزوریزسٹیو پٹی والا علاقہ بن سکے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، ان خطوں سے چارج کیرئیر سبسٹریٹ میں منتقل ہو جاتے ہیں، جس سے سینسر کے آؤٹ پٹ میں ردوبدل ہوتا ہے-لہذا اس کی حد تقریباً 125 ڈگری ہوتی ہے، جو کہ ڈائیوڈ کے ریورس بریک ڈاؤن درجہ حرارت کی طرح ہے۔
دائیں:SOI سبسٹریٹ ڈھانچہ۔ درمیان میں ایک گھنی سلکان ڈائی آکسائیڈ پرت چارج کیریئرز کو اعلی درجہ حرارت پر سبسٹریٹ میں رسنے سے روکتی ہے، اس طرح گرمی کی مزاحمت کو بہتر بناتی ہے۔ چونکہ ایلومینیم اور سلکان 180 ڈگری سے اوپر آپس میں جڑے ہوئے ہیں، ایلومینیم الیکٹروڈ کے ساتھ SOI چپس عام طور پر 180 ڈگری تک محدود ہوتے ہیں۔ جامع الیکٹروڈ کے ساتھ، چپ 450 ڈگری تک کام کر سکتی ہے۔
اس سے بھی زیادہ درجہ حرارت کے لیے، سلکان کاربائیڈ (SiC) سبسٹریٹ چپس کا استعمال کیا جاتا ہے۔ تیسری-جنریشن وائیڈ-بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر، SiC پریشر سینسر کو 650 ڈگری تک زیادہ درجہ حرارت پر کام کرنے کے قابل بناتا ہے۔
2. چپ بانڈنگ مواد
چپ بانڈنگ کے لیے استعمال ہونے والی نامیاتی چپکنے والی چیزیں عام طور پر 260 ڈگری تک درجہ حرارت کو برداشت کر سکتی ہیں۔ درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت کو مزید بہتر بنانے کے لیے، گلاس فرٹ سنٹرنگ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ گلاس فرٹ شیشے کے پاؤڈر، نامیاتی بائنڈرز اور اتار چڑھاؤ کا ایک چپچپا مرکب ہے۔ اعلی-درجہ حرارت کے سنٹرنگ کے دوران، اتار چڑھاؤ اور نامیاتی مواد کا کچھ حصہ بخارات بن کر نکل جاتا ہے، جس سے شیشے کی ایک مستحکم تہہ رہ جاتی ہے جو چپ کو اس کی دھات کی بنیاد سے مضبوطی سے جوڑ دیتی ہے۔ چونکہ پریشر چپ کا نیچے کا مواد شیشہ ہے، اس لیے اس کا بانڈنگ سٹریس میچنگ نسبتاً اچھا ہے۔
3. سرکٹری اور درجہ حرارت کا معاوضہ
زیادہ تر الیکٹرانک اجزاء صرف 125 ڈگری تک ہی برداشت کر سکتے ہیں، کچھ 150 ڈگری یا 180 ڈگری کے لیے درجہ بندی کے ساتھ۔ لہذا، اگر روایتی الیکٹرانکس کا استعمال کیا جاتا ہے تو، ایک اعلی-درجہ حرارت کے دباؤ کے سینسر کا سرکٹ حصہ عام طور پر 180 ڈگری تک محدود ہوتا ہے۔ اس حد سے اوپر کے آپریشن کے لیے، مزاحمتی نیٹ ورک معاوضہ عام طور پر لاگو کیا جاتا ہے۔ اس طریقہ کار میں وہیٹ اسٹون پل میں سیریز یا متوازی ریزسٹرس شامل کرنا شامل ہے، جیسا کہ اوپر دائیں تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ یہ معاوضہ عام طور پر درجہ حرارت کی پوری حد میں تقریباً 3–5% کا مجموعی طور پر بڑھتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، ہائی-درجہ حرارت کے دباؤ کے سینسر کی ڈیٹا شیٹس اکثر درجہ حرارت کے بڑھنے کو ±0.05% FS/ ڈگری کے طور پر بتاتی ہیں۔
