【摘 要】
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热电变换器是国家交流电压(流)量值传递中的基准计量器具,担负着我国交流电压(流)与国际上交流电压(流)基准或标准值的比对工作。高计量精度交流电压、电流基准还是交流功率
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热电变换器是国家交流电压(流)量值传递中的基准计量器具,担负着我国交流电压(流)与国际上交流电压(流)基准或标准值的比对工作。高计量精度交流电压、电流基准还是交流功率和电能测量的基础,因此具有重要的研究意义。针对目前热电堆测温输出阻抗较大,加热电阻产生的部分热量经导热性良好的热偶向衬底传导等问题,本课题提出了一种新型的测温方式—利用微桥谐振器谐振频率对轴向热应力的高度敏感特性测量加热电阻的温度。加热电阻温度升高后辐射的热量使得微桥的平均温度上升,轴向压应力增加(或轴向拉应力减小),谐振频率减小,通过测量微桥谐振频率的变化获得加热电阻的温度信息。论文主要完成了基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器和基于静电激励-电容检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的制作工艺。重点研究了PECVD电极和匀气盘结构对氮化硅薄膜性能的影响,制备了一种残余应力较小的氮化硅薄膜,用作加热电阻的钝化膜。优化了干法刻蚀工艺参数,提高横向刻蚀和纵向刻蚀的速率比,实现静电激励-电容检测微桥谐振器的正面释放,从而简化了器件结构。研究了金-非晶硅键合工艺,用于加热电阻芯片与桥谐振器芯片的键合工艺。最终研制出两种新型的谐振式薄膜热电变换器。测试了基于电热激励-压阻检测微桥谐振器的薄膜热电变换器的谐振特性和热电转换误差,100Hz~10KHz范围内热电转换误差小于5.4ppm。
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