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IST流量传感器在质量流量控制器中的应用

作者:IST上海应用支持中心2021.01.29阅读 1127

  什么是热式MFC/MFM         
  热式MFC/MFM,也就是热式质量流量控制器,是一种用于通过测量流体的质量流量来控制流量的设备。当气体流经加热表面时,气体分子产生热传递,与加热表面产生接触的气体分子越多,热传递现象越明显。通过对加热表面热量变化的测量,即可以反应出某种气体的质量流量变化。这种测量方法不受气压与环境温度的影响,因为它所测量的本质是气体分子的数量。
  一般的热式MFC常在气流旁路的外部缠绕加热器与温度传感器(Figure 1)。当没有气流时,旁路的两侧气压相同,因此旁路中也没有气体流动。这时由旁路加热器产生的热量均匀且对称地向周围扩散控制工程网版权所有,加热器两侧的温度传感器具有相同的温度输出CONTROL ENGINEERING China版权所有,也就是温度测量的偏移量ΔT = 0℃。当气体流动时,旁路上下游的传感器感知到温度的偏移,通过该偏移量测算当下的流速。此时温度与质量流量成正比控制工程网版权所有,与气体的热容量成反比。

  Figure 1 旁路绕线式MFC

  由于核心传感元件的限制,传统MFC需要相对复杂的结构设计与制造标定流程来满足测量要求,并且由于被测气体与传感部分无法直接接触的原因,系统的响应速度与测量精度均会受到制约。
  IST流量传感器在MFC中的应用
  IST-AG通过特殊的薄膜工艺,将高精度加热器www.cechina.cn,温度传感器或电堆封装在单一芯片内,构成流量测量的核心传感单元(Figure 2)。

  Figure 2 通过薄膜工艺构造传感器芯片

  IST-AG传感器的流量传感器分为三种类型:热阻式(Thermo-resistive),量热热电式(Calorimetric thermo-electric),与量热热阻式(Calorimetric thermo-resistive),以响应绝大多数流量测量场景, 薄膜技术的应用使得IST AG流量传感器具有无与伦比的结构与性能优势。
  IST-AG FS7流量传感器(参数见Figure 3),宽广的测量范围允许将传感器直接置于被测气路当中(见Figure 4),免去复杂的旁路设计。传感器具有陶瓷基底与钝化玻璃层进行保护www.cechina.cn,具有极佳的长期稳定性。

  Figure 3 FS7流量传感器参数

  Figure 4 FS7 直接置于被测气路中

  在终端应用中,质量流量控制器的可靠性是许多半导体工艺的基础。MFC 的失准或制造缺陷会导致晶圆产量下降,甚至会损坏整个晶圆。采用IST流量传感器可以为MFC产品带来如下优势。
  1. 足够宽的测量范围使得在许多场景中不必使用旁路,而进行直接测量,提高测量的准确性。
  2. 薄膜技术带来极高的响应灵敏度,在一般测量状态就可以瞬间响应压力浪涌。
  3. 小巧的体积与简单的安装方式,给气路结构优化创造更大的空间。
  4. 易于校准,简化生产过程。
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