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各种MEMS压力传感器的简单介绍
作者:来源:本站时间:2018/11/21 14:37:29

MEMS压力传感器MEMS市场上最重要的器件之一,已被广泛地应用于生物医学、石化、海洋探测、航空航天、军事等领域。MEMS压力传感器的核心思想是将检测压力转换成感测电阻、电容、频率等方式来间接获取压力值。MEMS压力传感器主要分为3类:电容式压力传感器、谐振式压力传感器与压阻式压力传感器。

电容式压力传感器是将压力的变化转化为介电常数或极板距离与面积的变化,再通过电容的测量来获取压力值,具有温度系数小、信噪比高、稳定性好的优点。然而MEMS工艺制成的电容通常非常小,易受杂散电容的干扰,增加了其检测的困难程度,且非线性误差明显。

谐振式压力传感器利用压力变化引起两端固定的敏感膜片的谐振频率发生变化来获取压力值,具有高精度与高分辨率的特点。但谐振式压力传感器加工工艺复杂、生产周期长,且需要复杂的检测电路。

压阻式压力传感器基本原理是利用压敏电阻阻值随压力变化而变化的特性,通过扩散或注入的途径把压敏电阻注入感压薄膜中,在受到外力作用产生极微小应变时,其内部原子结构的电子能级状态会发生变化,从而导致其电阻率剧烈变化实现压力信号与电信号的相互转换,通过测量电阻值的变化间接测量外界压力。与上述两种传感器相比,MEMS压阻式压力传感器具有灵敏度高、工艺简单、成本低廉等优点,但温度特性和长期稳定性较差。

为了满足MEMS压阻式压力传感器低压力的测量要求,一般通过增加膜片的宽度与厚度比率的方法使负载-偏转响应得以最大化,从而获得更高的灵敏度。然而在高压下的感压薄膜非线性显著增加,并损害了传感器稳定性。这就使得一方面大量程压力传感器测量低压灵敏度低,易产生较火的测量误差;另一方面,小量程压力传感器测量低压时具有高灵敏度,而在测量高压时具有严重的非线性,甚至会因为过载而导致压力传感器的损坏。

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