进口微压传感器的工作原理知多少

微压传感器的工作原理知多少,微压传感器在测量应用中,压力是直接作用在传感器的膜片上的,使传感器上的膜片产生和介质压力成正比的微位移,进而促使传感器的电阻发生变化,同时通过电子线路检查这一变化,并转换输出一个对应于这个压力的标准电信号,这就是微压传感器进行测量的过程。
相对于微压传感器来讲,灵敏度和线性度是微压力传感器两个最重要的性能指标。大家必需探索出一种微压力传感器,包括灵敏度和线性度的有效仿真方法,才能制作出能够满足实际应用需求的传感器,。实际的研究中,发现一种基于对压阻式压力传感器薄膜表面应力的有限元分析(FEA)和路径积分的仿真方法。通过这一方法实现了在满量程范围内不同压力值下对传感器电压输出值的精确估计,在此基础上对压力传感器的灵敏度和线性度进行了有效仿真。
 
微压传感器发展迅速,新研制出的一类传感器采用压电单晶片结构,并内置前置放大器,通过放大器放大微弱信号并实现阻抗变换,从而使传感器具有量程小、灵敏度高、抗干扰性好等特点。这类传感器已广泛用于脉搏、管壁压力波动等微小信号的检测。但与此同时,对于微压传感器精准度的检验这一技术难题,就迫切需要简便的测量装置测量该类型传感器的性能。
 
为了解决微压力传感器灵敏度和非线性的矛盾,在结构上,综合梁膜结构与平膜双岛结构的优点,采用双岛-梁结构。岛区的面积不是按比例放大或缩小。首先,为了增加灵敏度,应尽可能减小窄梁区的长度和宽度。因为从对“梁-膜-岛”结构的有限元分析和近似解析分析中发现,减小窄梁区的长度和宽度可以明显地使梁上的应力增大。并且当中间窄梁的长度约为两边窄梁长度的2倍时,器件的线性度较好的。虽然有双岛限位结构,但在高过载情况下,硅膜将首先从岛的边区和角区破裂。这是因为传统的岛膜结构大都是采用常规的带有掩模的各向异性湿法腐蚀,从硅片的背面形成硅膜与背岛。硅膜是晶面,边框与背大岛的侧面也就全都是晶面,夹角为54.74°的锐角。力学原理告诉大家,在角区存在应力集中效应,硅膜在正面或背面受到压力以后,角区会具有应力的极值,因此破裂首先从那里发生。导入应力匀散结构后,就使得角区变成具有一定曲率的圆角区,使该区的应力极值下降。采用一般的常规各向异性湿法腐蚀是无法实现在硅膜与边框或背岛的交界处形成有一定曲率半经的缓变结的。因此,大家选用了掩模-无掩模各向异性湿法腐蚀技术来实现。
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