關(guān)于微壓力傳感器的工作原理詳解，下面給大家淺析一下，供大家參考，希望對(duì)大家的工作和學(xué)習(xí)有所幫助。
微壓傳感器在測(cè)量過(guò)程中，壓力直接作用在傳感器膜片上，使膜片微位移與介質(zhì)壓力成正比，傳感器電阻發(fā)生變化，同時(shí)通過(guò)電子電路檢測(cè)變化，轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)應(yīng)的壓力，這個(gè)過(guò)程就是微壓力傳感器測(cè)量的過(guò)程。
靈敏度和線性度是微壓傳感器的兩個(gè)重要性能指標(biāo)。為了制作出滿足實(shí)際應(yīng)用要求的傳感器，有必要探索一種有效的微壓傳感器靈敏度和線性度模擬方法。在實(shí)際研究中，找到了一種基于有限元分析（FEA）和壓阻式壓力傳感器薄膜表面應(yīng)力路徑積分的仿真方法。通過(guò)該方法，可以在全范圍內(nèi)估計(jì)不同壓力值下傳感器的輸出電壓，有效地模擬了壓力傳感器的靈敏度和線性度。
微壓力傳感器發(fā)展迅速。新型傳感器采用壓電單片機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)置前置放大器，對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換，使傳感器具有量程小、靈敏度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。這種傳感器已廣泛應(yīng)用于脈沖、管壁壓力波動(dòng)等小信號(hào)檢測(cè)。但同時(shí)，針對(duì)微壓傳感器度數(shù)檢測(cè)的技術(shù)問(wèn)題，迫切需要一種簡(jiǎn)單的測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量傳感器的性能。
為解決微壓力傳感器靈敏度與非線性之間的矛盾，采用雙島梁結(jié)構(gòu)，結(jié)合梁膜結(jié)構(gòu)和平膜雙島結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。島的面積沒(méi)有按比例放大或縮小。首先，要提高靈敏度，應(yīng)盡可能減小窄波束區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。因?yàn)閺?ldquo;梁-膜-島”結(jié)構(gòu)的有限元分析和近似解析分析中發(fā)現(xiàn)，減小窄梁區(qū)域的長(zhǎng)度和寬度可以明顯增加梁上的應(yīng)力。并且當(dāng)中間窄光束的長(zhǎng)度約為兩側(cè)窄光束長(zhǎng)度的兩倍時(shí)，器件的線性度良好。雖然有兩島限位結(jié)構(gòu)，但在高過(guò)載情況下，硅膜首先會(huì)從島的邊角處斷裂。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的島膜結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的帶掩膜的各向異性濕法蝕刻，從硅芯片的背面形成硅膜和背島。硅膜為晶面，邊框和背島的側(cè)面為晶面，銳角為54.74°。根據(jù)力學(xué)原理，拐角區(qū)域存在應(yīng)力集中效應(yīng)，使硅膜在正面或背面受壓后，拐角區(qū)域會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力極值，從而從那里發(fā)生斷裂第一的。引入應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)后，拐角區(qū)域變?yōu)榫哂幸欢ㄇ实膱A角區(qū)域，該區(qū)域的應(yīng)力極值減小。在硅膜與邊界或背島的邊界處，傳統(tǒng)的各向異性濕法蝕刻不可能形成具有一定曲率半翹曲的緩變結(jié)構(gòu)。為此，采用無(wú)掩模-無(wú)掩模各向異性濕蝕刻技術(shù)。
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