wika壓力傳感器的工作原理以及微壓力傳感器的工作原理詳解
點(diǎn)擊次數(shù)：4038 更新時(shí)間：2023-09-06
wika壓力傳感器在測(cè)量過(guò)程中，壓力直接作用在傳感器的膜片上，使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻發(fā)生變化，同時(shí)通過(guò)電子線路檢測(cè)這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這樣的過(guò)程就是微壓傳感器進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程。
對(duì)于微壓傳感器來(lái)說(shuō)，靈敏度和線性度是微壓力傳感器zui重要的兩個(gè)性能指標(biāo)。為了制作出能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求的傳感器，必需探索出一種微壓力傳感器靈敏度和線性度的有效仿真方法。實(shí)際的研究中，發(fā)現(xiàn)一種基于對(duì)壓阻式壓力傳感器薄膜表面應(yīng)力的有限元分析(FEA)和路徑積分的仿真方法。通過(guò)這一方法實(shí)現(xiàn)了在滿(mǎn)量程范圍內(nèi)不同壓力值下對(duì)傳感器電壓輸出值的估計(jì)，在此基礎(chǔ)上對(duì)壓力傳感器的靈敏度和線性度進(jìn)行了有效仿真。
微壓傳感器發(fā)展迅速，新研制出的一類(lèi)傳感器采用壓電單晶片結(jié)構(gòu)，并內(nèi)置前置放大器，通過(guò)放大器放大微弱信號(hào)并實(shí)現(xiàn)阻抗變換，從而使傳感器具有量程小、靈敏度高、抗干擾性好等特點(diǎn)。這類(lèi)傳感器已廣泛用于脈搏、管壁壓力波動(dòng)等微小信號(hào)的檢測(cè)。但與此同時(shí)，對(duì)于微壓傳感器度的檢驗(yàn)這一技術(shù)難題，就迫切需要簡(jiǎn)便的測(cè)量裝置測(cè)量該類(lèi)型傳感器的性能。
wika壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中zui為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)。或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號(hào)。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱(chēng)為壓電傳感器。
wika壓力傳感器是使用的一種傳感器。傳統(tǒng)的壓力傳感器以機(jī)械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量重，不能提供電學(xué)輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運(yùn)而生。其特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、溫度特性好。特別是隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體傳感器向著微型化發(fā)展，而且其功耗小、可靠性高。為了解決微壓力傳感器靈敏度和非線性的矛盾，在結(jié)構(gòu)上，綜合梁膜結(jié)構(gòu)與平膜雙島結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，采用雙島-梁結(jié)構(gòu)。島區(qū)的面積不是按比例放大或縮小。首先，為了增加靈敏度，應(yīng)盡可能減小窄梁區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。因?yàn)閺膶?duì)“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)的長(zhǎng)度和寬度可以明顯地使梁上的應(yīng)力增大。并且當(dāng)中間窄梁的長(zhǎng)度約為兩邊窄梁長(zhǎng)度的2倍時(shí)，器件的線性度。雖然有雙島限位結(jié)構(gòu)，但在高過(guò)載情況下，硅膜將首先從島的邊區(qū)和角區(qū)破裂。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的島膜結(jié)構(gòu)都是采用常規(guī)的有掩模的各向異性濕法腐蝕，從硅片背面形成硅膜和背島。
硅膜是晶面，邊框和背大島側(cè)面都是晶面，夾角為54.74°的銳角。根據(jù)力學(xué)原理，在角區(qū)存在應(yīng)力集中效應(yīng)，使硅膜在正面或背面受壓以后，角區(qū)會(huì)具有應(yīng)力的極值，因此破裂首先從該處發(fā)生。引入應(yīng)力勻散結(jié)構(gòu)以后，使角區(qū)變成具有一定曲率的圓角區(qū)，使該區(qū)的應(yīng)力極值下降。在硅膜與邊框或背島的交界處要形成有一定曲率半經(jīng)的緩變結(jié)構(gòu)，采用一般的常規(guī)各向異性濕法腐蝕是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。為此，采用了掩模-無(wú)掩模各向異性濕法腐蝕技術(shù)。
