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微压力传感器的工作原理详解

时间:2021-09-26 11:18:38

导读: 关于微压力传感器的工作原理详解,下面给大家浅析一下,供大家参考,希望对大家的工作和学习有所帮助。 微压传感器在测量过程中,压力直接作用在传感器膜片上,使膜片微位移与介质压力成正比,传感器电阻发生变化,同时通过电子电路检测变化,转换输出一个标准信号对应

关于微压力传感器的工作原理详解,下面给大家浅析一下,供大家参考,希望对大家的工作和学习有所帮助。
微压传感器在测量过程中,压力直接作用在传感器膜片上,使膜片微位移与介质压力成正比,传感器电阻发生变化,同时通过电子电路检测变化,转换输出一个标准信号对应的压力,这个过程就是微压力传感器测量的过程。
灵敏度和线性度是微压传感器的两个重要性能指标。为了制作出满足实际应用要求的传感器,有必要探索一种有效的微压传感器灵敏度和线性度模拟方法。在实际研究中,找到了一种基于有限元分析(FEA)和压阻式压力传感器薄膜表面应力路径积分的仿真方法。通过该方法,可以在全范围内估计不同压力值下传感器的输出电压,有效地模拟了压力传感器的灵敏度和线性度。
微压力传感器发展迅速。新型传感器采用压电单片机结构,内置前置放大器,对微弱信号进行放大,实现阻抗转换,使传感器具有量程小、灵敏度高、抗干扰性好等特点。这种传感器已广泛应用于脉冲、管壁压力波动等小信号检测。但同时,针对微压传感器度数检测的技术问题,迫切需要一种简单的测量装置来测量传感器的性能。
为解决微压力传感器灵敏度与非线性之间的矛盾,采用双岛梁结构,结合梁膜结构和平膜双岛结构的优点。岛的面积没有按比例放大或缩小。首先,要提高灵敏度,应尽可能减小窄波束区的长度和宽度。因为从“梁-膜-岛”结构的有限元分析和近似解析分析中发现,减小窄梁区域的长度和宽度可以明显增加梁上的应力。并且当中间窄光束的长度约为两侧窄光束长度的两倍时,器件的线性度良好。虽然有两岛限位结构,但在高过载情况下,硅膜首先会从岛的边角处断裂。这是因为传统的岛膜结构采用传统的带掩膜的各向异性湿法蚀刻,从硅芯片的背面形成硅膜和背岛。硅膜为晶面,边框和背岛的侧面为晶面,锐角为54.74°。根据力学原理,拐角区域存在应力集中效应,使硅膜在正面或背面受压后,拐角区域会出现应力极值,从而从那里发生断裂第一的。引入应力分布结构后,拐角区域变为具有一定曲率的圆角区域,该区域的应力极值减小。在硅膜与边界或背岛的边界处,传统的各向异性湿法蚀刻不可能形成具有一定曲率半翘曲的缓变结构。为此,采用无掩模-无掩模各向异性湿蚀刻技术。
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