微压压力传感器灵敏度和非线性问题

传感器的灵敏度和线性度是传感器最重要的性能特征，特别是对于微压压力传感器而言，小量程的微压压力传感器的灵敏度和线性度一直是阻碍微压压力传感器发展的一大因素。微压压力传感器为了解决微压压力传感器灵敏度和非线性的矛盾，在结构上，综合梁膜结构与平膜双岛结构的优点，采用双岛-梁结构。岛区的面积不是按比例放大或缩小。首先，为了增加灵敏度，应尽可能减小窄梁区的长度和宽度。因为从对梁-膜-岛结构的有限元分析和近似解析分析中发现，减小窄梁区的长度和宽度可以明显地使梁上的应力增大。并且当中间窄梁的长度约为两边窄梁长度的2倍时，器件的线性度最好。虽然有双岛限位结构，但在高过载情况下，硅膜将首先从岛的边区和角区破裂。这是因为传统的岛膜结构都是采用常规的有掩模的各向异性湿法腐蚀，从硅片背面形成硅膜和背岛。硅膜是晶面，边框和背大岛侧面都是晶面，夹角为54.74°的锐角。根据力学原理，在角区存在应力集中效应，使硅膜在正面或背面受压以后，角区会具有应力的极值，因此破裂首先从该处发生。引入应力匀散结构以后，使角区变成具有一定曲率的圆角区，使该区的应力极值下降。在硅膜与边框或背岛的交界处要形成有一定曲率半经的缓变结构，采用一般的常规各向异性湿法腐蚀是无法实现的。为此，采用了掩模-无掩模各向异性湿法腐蚀技术。微压压力传感器具有广泛的用途，目前微压力传感器的量程还不够小，灵敏度和线性度也不是很好，所以微压压力传感器还不能得到很好的应用，随着科技的发展，微压力传感器的应用前景将会进一步拓展。更多压力传感器相关技术文章请访问沧正传感