高性能SOI基纳米硅薄膜微压阻式压力传感器的研究

针对高端领域对高性能微小量程压力传感器的迫切需求，设计并实现了一种应用于电子血压计的高性能SOI基纳米硅薄膜微压阻式压力传感器，并提出了相应的检测电路。根据小挠度弯曲理论设计了传感器方形敏感薄膜结构，确定了纳米硅薄膜压敏电阻的阻值大小和尺寸。采用ANSYS有限元分析（FEA）对所设计的传感器结构进行仿真，根据仿真结果确定了压敏电阻在膜片上的最佳放置位置。基于标准MEMS制造技术，在SOI基纳米硅薄膜上设计并实现了该压力传感器。实测结果表明，室温下，在0～40 kPa微压测量范围内所设计的传感器检测灵敏度可达0.45 mV/（kPa·V），非线性度达到0.108%F.S。在-40℃～125℃的工作温度范围内，温度稳定性好，零点温度漂移系数与灵敏度温度漂移系数分别为0.004 7%F.S与0.089%F.S。所设计的压力传感器及其检测电路，在现代医疗、工业控制等领域具有较大的应用潜力。