SCB火工品等离子体温度特性测试+文献综述(4)
Kye-Nam Lee等[14]认为就SCB本身而言，桥的质量决定了产生等离子体所需的能量大小，而等离子体才是起爆含能材料的关键。因此，在设计SCB时要考虑到质量这一因素。
毛国强等[23,24]研究了掺杂浓度、SCB形状、长宽比以及质量对SCB临界发火能量的影响规律。通过对5种尺寸相同、不同掺杂浓度（相应的电阻不同）的SCB试验，得出掺杂浓度为5.02 × 1020cm-3的SCB发火时间最短、桥区消耗的能量较小。当SCB尺寸一致时，SCB阻值存在最佳值。桥两端的两个“V”字型尖角，使SCB的发火时间和发火所消耗的能量减小。当SCB长宽比在0.25附近时，掺杂浓度对其电爆性能影响不大。
周彬等[24]设计了不同长宽比的SCB在电容发电发火试验条件下，测试研究了长宽比对SCB发火性能参数的影响规律，试验结果表明：当SCB质量和掺杂浓度相同时，SCB的长宽比对其临界电压的影响较小，即等质量的SCB完全发火所需输入的总能量基本相同，而SCB的发火时间随着长宽比的增加而减小，发火所消耗的能量随着长宽比的增加而降低。
焦清介等[15,25-27]基于SCB的电热特性，讨论SCB的夹角、发火电流对发火的影响，还讨论了一定掺杂浓度的SCB电阻率随温度变化。并通过实际的发火试验，讨论SCB的临界爆发电流、临界爆发电压和产生等离子体的临界电离电压，通过加载不同的电压，得出了爆发时间与充电电压之间的规律。从而达到对其微型化，使其体积减小，发火能量降低的目的。
从桥的类型设计方面的研究，已经取得很多研究成果。主要分为四种类型：
（1）多晶硅SCB
这是最早使用的SCB，其结构由蓝宝石（或硅）基片与铝（或钨）覆盖层之间呈“H”型的重掺杂多晶硅构成[4]，其结构如图1.2所示。该SCB具有低发火能量、高安全性、瞬发度高等优点，但是铝电极极易腐蚀且会产生电子迁移现象[1]，同时SCB也存在桥部产生火花量不足，即点火可靠性较差的缺点。
图1.2 多晶硅SCB结构示意图
（2）单层金属半导体复合桥
为了解决铝电极带来的易腐蚀、电子迁移以及点火能力不足等问题，D.A. Benson于1990年发明了钨/硅（W/Si）半导体复合桥，其结构如图1.3所示，它由为掺杂的多晶硅上沉积一层钨构成[28]。由于在SCB上增加了金属层，与多晶硅SCB相比金属半导体复合桥发火时产生了固体粒子，这在一定程度上增加了SCB的点火能力，但由于钨层的熔点3695K、高于硅层蒸发的温度2628K，硅层蒸发产生等离子体被固态钨层包覆，从而影响发火能力[29]。后来，Bernardo M T等[21]人在此基础上发明了钦金属半导体复合桥，将上述钨层用钦代替，由于钦的熔点为1660K，低于硅蒸发时的温度，在硅层蒸发前就已经熔化，另外，钦层受热时还可以与环境中的氧气和氮气等发生放热反应，进一步提高SCB的点火能力。但是，由于产生的火花量有限，因此对桥与药剂界面的要求比较苛刻，少许的间隙也会影响发火甚至导致不发火[29]。
图 1.3 钨硅桥结构示意图
（3）多层金属半导体复合桥
多层金属半导体[30,31]，复合桥这是对单层金属半导体复合桥的进一步发展，由Bernardo Martinez Tovar等在2000年发明，其结构如图1.4所示[30]。它由硅或蓝宝石基片、重掺杂多晶硅层、钛/钛-钨/钨（Ti/Ti-W/W）复合层构成，在制作工艺过程中，Ti/Ti-W/W复合层均采用金属溅射技术，不存在退火过程。该器件克服了多晶硅SCB中使用铝电极的电子迁移问题和硅钨桥中使用钨基层因退火引起的氧化问题，而且作用时间短、消耗能量小。由于该多层金属结构与半导体之间粘着力强，减少了金属-硅界面的接触电阻并增加了金属层向底层的传热，提高了器件的安全性。多层金属半导体复合桥结构比多晶硅、单层金属半导体复合桥复杂，制作成本也较高。
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