MEMS压力传感器原理和应用

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Р硅电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状,上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器,上横隔栅受压力作用向下位移,改变了上下二根横隔栅的间距,也就改变了板间电容量的大小(图5)。电容式压力传感器实物如图6。Р图5 电容式压力传感器结构Р图6 电容式压力传感器实物РMEMS压力传感器的应用РMEMS压力传感器广泛应用于汽车电子:如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器;消费电子:如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤,洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器,空调压力传感器,洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子:如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。Р如图7所示。MEMS压力传感器管芯可以与仪表放大器和ADC管芯封装在一个封装内(MCM),使产品设计师很容易使用这个高度集成的产品设计最终产品。Р图7 各种压力传感器产品