一、特點
MEMS壓力傳感器可以用類似集成電路的設計技術和制造工藝,進行高精度、低成本的大批量生產,從而為消費電子和工業過程控制產品用低廉的成本大量使用MEMS傳感器打開方便之門,使壓力控制變得簡單、易用和智能化。
傳統的機械量壓力傳感器是基于金屬彈性體受力變形,由機械量彈性變形到電量轉換輸出,因此它不可能如MEMS壓力傳感器那樣,像集成電路那么微小,而且成本也遠遠高于MEMS壓力傳感器。相對于傳統的機械量傳感器,MEMS壓力傳感器的尺寸更小,zui大的不超過一個厘米,相對于傳統“機械”制造技術,其性價比大幅度提高。
二、
MEMS壓力傳感器原理
目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器。
硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導體電阻應變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的,具有較高的測量精度、較低的功耗和極低的成本。惠斯頓電橋的壓阻式傳感器,如無壓力變化,其輸出為零,幾乎不耗電。其電原理如圖1所示。硅壓阻式壓力傳感器其應變片電橋的光刻版本如圖2。
MEMS硅壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形應力杯硅薄膜內壁,采用MEMS技術直接將四個高精密半導體應變片刻制在其表面應力zui大處,組成惠斯頓測量電橋,作為力電變換測量電路,將壓力這個物理量直接變換成電量,其測量精度能達0.01-0.03%FS。
電容式壓力傳感器利用MEMS技術在硅片上制造出橫隔柵狀,上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器,上橫隔柵受壓力作用向下位移,改變了上下二根橫隔柵的間距,也就改變了板間電容量的大小,即△壓力=△電容量。