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压力传感器芯片设计及温度分析

   文章来源:Internet  发布时间:2012-03-05  访问量:2530

    为了设计200 Pa 量程的传感器,采用了双岛梁结构,此结构综合了平膜、梁膜、岛膜的优点,既保持了梁膜结构灵敏度高的特性,又吸收了平膜结构线性度好的优点。虽然双岛梁膜结构有着众多的优点,但由于其结构相对较为复杂,很难建立起分析模型,这为优化该种传感器结构参数、合理布置电阻条的位置及工艺方面的设计带来了困难。
    为更准确地了解双岛梁膜芯片膜片的具体结构参数,如应变模的长度、厚度以及电阻条尺寸,文中进行了相关理论计算分析。并采用有限元方法研究了温度对传感器线性度和灵敏度的影响,最后对模片尺寸参数进行了对比分析。
    1 工作原理及芯片的设计
    1. 1 工作原理
    压力传感器从原理上分有电容式、压阻式和谐振梁式3种。电路板由于压阻式压力传感器,具有灵敏度高、线性度好和抗过载等优点,在微压力的测量上有着广泛地应用。文中设计的是200Pa 超微压力传感器,采用压阻式压力传感器进行分析研究。
    压阻式压力传感器的工作原理是基于半导体硅的压阻效应的,单晶硅或多晶硅在受到拉力( 或压力) 作用时,其体积将发生变化,长度和横截面积发生改变,使其电阻值有一定的改变,这种由于长度或面积改变而使电阻改变的效应,称之为几何电阻效应。对于半导体硅材料而言,几何效应引起的电阻改变,相对于压阻系数改变引起的电阻改变是很小的。对于半导体硅材料,由于外界压力会引起材料内在应力的改变,而应力又会引起能带变化,使能谷能量产生移动,进而导致电阻率变化,这种效应称为压阻效应。在半导体中,由于压阻效应而引起的电阻的改变占主导作用。

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