半导体桥火工品是以半导体膜做点火装置中的发火元件的火工品[4]。半导体桥火工品被发明于1968年,后来经过美国桑迪亚实验室的改良[5]-[6],在1987年获得专利[7],此后才真正引起人们的重视。国外从最初的多晶硅半导体桥,已经发展到最新型的含能半导体桥[8]-[9],用于提高小尺寸、低发火能量的半导体桥火工品发火的可靠性。C.Boucher[10]等人综述了半导体桥火工品的构造、性能,以及在电火工品中的应用,并通过实验得出半导体桥的发火能量小于5mJ,发火时间低于50ms,安全电流高于1.2A,这些性能参数均优于桥丝式火工品。穆逢春[4]等人综述了半导体桥火工品的设计思路和优化设计结果。刘西广[11]等人评价和分析了近年来国内外半导体桥结构、封装技术,展望了半导体桥火工品的应用前景,揭示了这类火工品必将得到广泛应用的趋势。51308

国内主要进行了对多晶硅半导体桥的设计、制造、封装与应用等的研究[12]。最典型的多晶硅半导体桥结构,由夹在硅基片与铝覆盖层之间的“H”型重掺杂多晶硅构成[13],掺杂浓度约为每立方厘米7×1019个原子,电阻约1Ω,尺寸为 100μm×380μm×2μm。该技术是Hollander[6]在1968年发明的,该装置结构简单,应用广泛。多晶硅半导体桥是半导体桥中性价比最好的一种,是各国公司重点开发的产品[14]。

Martinez. M. J.等人对半导体桥火工品的发火机理进行了研究,得出其作用机理为微对流作用机理,即向半导体桥火工品中通入电流时,桥区产生焦耳热然后快速升温并且发生汽化,然后形成等离子体放电,等离子体在装药内大量扩散,并加热装药中的药剂使其不断升温,进而使药剂发火[15]。此外,等离子体在装药中扩散的过程中论文网,还会产生冲击波,这也会作用在药剂上,并使其发火。周彬等人[16]根据气固两相流理论,研究了半导体桥使奥克托今受热爆发的微对流作用过程,并且建立了数值计算的数学模型,最后采用MacCormack差分格式进行了数值模拟计算。研究结果表明,硅等离子体云半径减小、半导体桥厚度增加、空隙率增加等,均有利于装药发火。

目前半导体桥火工品的发展趋势, 一是降低其制造成本以及点火电压, 即应用微电子行业的技术手段,研发和生产低成本、低电压的半导体桥火工品,来代替桥丝式火工品;二是钝感化,提高半导体桥火工品的安全性,发展和完善满足直列式爆炸序列的钝感火工品,如光电半导体桥火工系统; 三是小型化,应用微电子技术、集成技术来缩小半导体桥火工品的尺寸,使其满足现代小型引信的发展要求;四是提高半导体桥火工品的精确性可靠性。

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