可以由计算机控制加工出结构型的压力传感器,其线度可以控制在微米级范围内。利用这一技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜,使得压力传感器进入了微米阶段。Р3 MEMS压力传感器原理与结构Р目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。Р半导体受力时,电阻率发生变化,电阻率随应力变化的关系称为半导体压阻效应。半导体应变片电阻的变化主要是电阻率变化引起的,表示为? Р由于弹性系数E=σ/ε,? 上式又可写为Р为提高灵敏度半导体应变片还有制成栅形的。Р3.1 硅压阻式压力传感器Р硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗,极低的成本。由惠斯顿电桥组成的压阻式传感器,如无压力变化,其输出为零。??其电原理如图1所示。硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。Р图1 惠斯顿电桥电原理РMEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁,采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01%~0.03%FS。Р图2 应变片电桥的光刻版本Р硅压阻式压力传感器结构如图3所示,上下二层是玻璃体,中间是硅片,硅片中部做成一应力杯,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中,应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起,发生弹性变形,四个电阻应变片因此而发生电阻变化,破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡,电桥输出与压力成正比的电压信号。图4是封装IC的硅压阻式压力传感器实物照片。Р图3 硅压阻式压力传感器结构Р图4 硅压阻式压力传感器实物
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