大量程SOI压阻式压力传感器设计

文中设计了一种浅凸台结构的SOI压阻式压力传感器。这种膜片结构解决了由于压力量程扩展导致传感器的灵敏度和线性度无法同时满足使用要求的问题。考虑电阻的设计约束以及浅凸台制作过程中的光刻和刻蚀偏差,采用U型电阻保持高灵敏度和线性度。利用ANSYS软件模拟了膜片结构的力学性能,验证了理论分析的正确性;仿真优化了电阻的形状和位置,预估了传感器的性能。介绍了敏感单元的加工工艺。设计的传感器灵敏度为93.4μV/(V·k Pa),非线性误差小于0.22%,可实现对量程高达10 MPa压力的测量。     

SOI压阻式压力传感器敏感结构的优化设计

为提高SOI压阻式压力传感器的灵敏度,对传感器敏感结构的弹性膜片和压敏电阻的形状、尺寸等结构参数进行了优化设计。利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件对优化后的敏感结构进行了静力学仿真与分析,完成了敏感芯片的制备和加压测试,测试结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为5.98 m V/(V·bar),较原结构输出灵敏度提高了1倍,非线性误差小于0.096%。     

压阻式集成压力传感器

一、引言在许多新的领域里,微机控制的仪器仪表和系统被广泛应用。这些系统一般由一个或多个传感器构成,传感器的低电平输出信号先要通过信号调节电路放大,再传送到远距离的微机去处理或控制。硅传感器技术的发展,已能将传感器和信号调节电路合并在一起,成为一个集成传感器。硅压阻式集成压力传感器由Bicking设计成功。这种传感器把敏感元件、温度补偿、信号放大和调整功能都集成在同一芯片     

机载压阻式压力传感器设计与加工

介绍一种压阻式压力传感器的设计原理和加工技术，设计出了敏感电路和硅膜结构，根据所设计压力传感器的结构特点和国内现有加工设备，采用了体硅加工技术和表面加工技术相结合的方法进行加工研究并给出了加工模型。     

多功能压阻式压力传感器的改进

本文提出了一种改进包括一个测量范围为１０ｋＰａ的差压传感器，一个测量范围为６ＭＰａ的静压传感器和一个用于智能差压变送器的温度传感器的压阻式多功能传感器性能的方法。可以使静压传感器的输出大于２５ｍＶ／Ｖ／６ＭＰａ，并且将差压对静压传感器的影响减小到小于０．３５ｍＶ／Ｖ／１０ｋＰａ，     

压阻式压力传感器中的信号调整

文中介绍了Maxim公司的信号调整集成电路芯片MAX1450的引脚含义,功能特点及工作原理.设计和制作了外围补偿电路,对已有的微型压阻式压力传感器进行测试,分析它的信号特性与温度特性,采用了MAX1450信号调理器将微型压阻式传感器的进行校准和温度补偿.对微型压阻式压力传感器的失调、满量程输出、失调温度系数、满量程输出温度系数进行校准和补偿,使信号输出精度提高到1%,满足了实际应用的要求.     

通用型高温压阻式压力传感器研究

针对石油化工等领域高温下压力测量的要求,设计了压阻式压力传感器硅芯片,采用SIMOX 技术SOI晶片,在微加工平台上制作了硅芯片.对不同的用户工况设计了装配结构,采用耐高温封装工艺,研究了耐高温微型压力传感器封装材料匹配与热应力消除技术,解决了内外引线的技术难点.从低成本、易操作性出发,设计了温度系数补偿电路,研制了精度高、稳定性佳的耐高温通用压力传感器.     

多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性.为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法.根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化.依据优化设计结果试制了压力传感器芯片.实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高.     

一种压阻式压力传感器稳健设计方法研究

利用ANSYS软件对膜片应力进行仿真分析,对得到的应力数据沿电阻条所在路径积分,计算出力敏电阻在外界压力下阻值的变化;将Taguchi方法应用到传感器的设计中,通过对力敏电阻尺寸及其位置参数进行分析,确定影响因素和水平,利用正交实验和信噪比分析参数的稳健性,最终选出性能最优的设计参数组合。此方法能够提高传感器的性能与质量。     

压阻式小量程SOI压力敏感结构仿真分析

针对小量程MEMS压力传感器存在提高灵敏度与降低非线性相互制约的问题,利用板壳理论对小量程压力敏感结构进行了仿真分析,给出了兼顾这两个相互制约技术指标的设计方法。基于SOI技术设计了小量程压力敏感结构,通过感压膜片断裂前与衬底适当接触可使其过载能力得到有效提高。仿真结果表明,所设计的量程为5 kPa的压力敏感芯片,其过载压力达到1 MPa,1 mA恒流源供电条件下,满量程输出为43.2 mV。     

基于应力集中原理的压阻式压力传感器

本文提出了一种灵敏度高、线性好，用于３００Ｐａ压力测量的压阻式微型压力传感器，为减少非线性，这种传感器采用了由４个弹性梁和一个刚性中心膜构成的模片结构。本文讨论了该传感器的有限元仿真、制作工艺和传感器特性等问题。     

压阻式压力传感器灵敏度的仿真方法

为了实现对压阻式压力传感器灵敏度的准确预估,针对传统中心点算法的不足,采用了一种基于对敏感薄膜应力分布的有限元仿真分析和路径积分的仿真方法。通过对电阻所在路径线积分计算电阻平均变化率,计算出不同压力下的输出电压。对2种不同的模型四边固支的方形膜模型和底面固支的C型模型,进行仿真分析并将仿真结果和实际值对比。实验结果表明底面固支的C型模型比四面固支的方形模型更接近实际情况。传感器样品的实际灵敏度为0.102 5 mV/kPa,与底面固支的C型模型仿真结果相对误差小于2%。     

耐高温压阻式压力传感器研究与进展

传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个P型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式，采用PN结隔离，高温压阻式压力传感器取消了PlN结隔离，与半导体集成电路平面工艺兼容，符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类，分别介绍了多晶硅中高温压力传感器、SiC高温压力传感器和单晶硅SOI（silicon on insulator）高温压力传感器的基本工作原理和国内外的发展现状，重点论述了BESOI（bonding and etch-backSOI）、SMARTCUT和SIMOX（separation by implanted oxygen）技术的SOI晶片加工工艺。以及由此晶片微机械加工成的芯片封装的高温微型压力传感器部分特性，对此领域的发展作了展望。     

硅压阻式压力传感器智能校准系统设计

针对硅压阻式压力传感器存在非线性和温度漂移的现象,设计了一种传感器线性化与温度补偿的智能校准系统。系统由上位机、下位机两部分组成,上、下位机通过RS485接口通信。下位机选用C8051F350作为主控制器,实现压力和温度的采集、处理及传输。上位机应用软件使用LabVIEW编写,实现规范化多项式拟合算法。试验表明该系统能够满足硅压阻式压力传感器线性化和温度补偿的要求。     

MEMS高温压阻式压力传感器闭环控制方法

为提高MEMS高温压阻式压力传感器的整体性能,提出一种MEMS高温压阻式压力传感器闭环控制方法。明确MEMS高温压阻式压力传感器在工作过程中产生的变谐效应,分析了静电驱动和电容检测。根据分析结果设计出闭环控制策略,在闭环控制过程中采用二元差值算法补偿传感器的温度误差,提高控制精度。通过灵敏度校准和零点失调校准,实现了MEMS高温压阻式压力传感器的闭环控制。试验结果表明,所提方法的控制精度高、信号采集准确率高及控制性能好。     

压阻式MEMS高温压力传感器设计与关键工艺研究

在SIMOX技术SOI晶圆的基础上,设计了压力敏感芯片结构,并基于MEMS工艺制作了压力敏感芯片。根据芯片实际情况,分析了传感器制备过程的关键工艺参数及其影响。同时采用5 V恒压源供电,在相同情况下,增加kulite压力传感器背靠背测量不同气压下的输出电压值并比较。测量结果表明,所制备的SOI压力传感器线性度达到0.99%,重复性高达0.35%,迟滞性为0.1%,有望用到实际工程应用中。     

基于虚拟仪器的压阻式压力传感器校准系统的设计开发

本文介绍了一种能精确可靠的校准压阻式压力传感器的校准装置,该装置软件部分基于LabVIEW设计,硬件为杠杆式压力传感器校准机构.经过反复实验,证明该校准装置精度高,性能稳定,符合中华人们共和国机械行业标准GB5604-85.     

基于SOI的MEMS压阻式高温压力敏感芯片的研制

设计并制备了一种基于SOI(silicon on insulator)材料的MEMS压阻式高温压力敏感芯片。在设计方面,通过理论计算与仿真,对敏感芯片各项参数进行了优化;在工艺方面,设计了基于标准MEMS工艺的制作流程,并创新性地提出了"器件区下沉"工艺步骤,以提高敏感芯片工艺制备的可靠性。采用316L不锈钢基座对MEMS压力敏感芯片进行封装后,完成了温度、压力复合环境标定测试,结果显示其具有较高的测量精度,并可在20~220℃温度范围内稳定工作,具备在高温恶劣环境中应用的前景。     

固态压阻式压力传感器的计算机辅助分析与设计 一

本文从压阻效应理论、力学结构及有关微电子工艺理论等几个方面,总结了国内外单晶硅压阻式压力传感器技术的发展及其计算化辅助分析和设计工具的发展,提出了固态压阻式压力传感器计算机辅助分析和设计软件系统的体系结构,阐述了固态压阻式压力传感器的数值分析方法,传感器设计参数的容差分析与设计等方法,并讨论了有关设计问题。     

固态压阻式压力传感器的计算机辅助分析与设计 二

五、传感器系统综合性能指标的 容差分析、容差设计及综合优化 压力传感器的基本特性参数如灵敏度、线性度、量程和零点误差以及零点温度漂移、灵敏度温度漂移、极限断裂应力和固有频率等,都不同程度地取决于材料类型、晶向、力学结构、几何尺寸、杂质浓度、容差控制等与压阻效应、力学结构和制作工艺有关的内容。如表1所示。灵敏度取决于晶向选择、力学结构类型、几何尺寸、电阻在膜片上的位置及杂质浓度等。非线性来自压阻效应的非线性及力学结构的应力非线性。为减小压阻效应的非线性的影响,力敏电阻所