MEMS压力传感器原理:
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。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。惠斯顿电桥的压阻式传感器,如无压力变化,其输出为零,几乎不耗电。
MEMS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。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绝压压力传感器。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d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。
传统的机械量压力传感器是基于金属d性体受力变形,由机械量d性变形到电量转换输出,因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小,成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器,MEMS压力传感器的尺寸更小,最大的不超过1cm,使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
微纳电子学是微型电子学和纳米级尺度的电子学,其核心是集成电路。微纳电子学和集成电路微纳电子学,集成电路,是通过一系列特定的加工工艺,将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件,按照一定的电路互连,“集成”在一块半导体单晶片上(如硅或砷化镓、氮化镓等晶片),封装在一个外壳内,执行特定电路或系统功能。
微纳电子学的研究,涉及系统和电路的设计与设计理论、测试技术及其数学基础研究;新的制造工艺技术及其理化基础;新的材料研究;系统装配和封装技术研究;器件物理、集成电路新结构及相关的介观物理的研究等诸多方面。随着集成电路技术的广泛渗透和延拓,它将是一个更为广泛的边缘性学科。这包括:计算机系统;设计自动化软件;芯片 *** 作系统和软件与硬件的协同设计;微机电系统中所涉及的微型机械学、力学、热学、摩擦学和光学等;与生物学结合的生物芯片等则涉及到生命科学;与各种信息处理系统相结合时涉及各种信息系统的理论和技术
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