壓力傳感器技術(shù)自發(fā)現(xiàn)以來已經(jīng)發(fā)展成為一個巨大的市場。這些傳感器廣泛用于商業(yè)、工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)甚至軍事應(yīng)用的各個領(lǐng)域。本研究傾向于對微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)壓阻式壓力傳感器技術(shù)進(jìn)行回顧。這項(xiàng)研究包括這些傳感器所涉及的基本工程、重要術(shù)語和性能特征。目的是以簡潔和精確的形式呈現(xiàn)詳細(xì)的研究。

　壓阻式壓力傳感器的用戶期望線性壓力響應(yīng)，其中輸出信號與施加的壓力成正比。因此，壓力信號圖的曲線應(yīng)該是一條以零位表示原點(diǎn)，以梯度表示靈敏度的直線。然而，壓力信號曲線的真實(shí)形狀或多或少總是顯示出與理想線的急劇偏差。這種差異稱為壓力傳感器的線性誤差。另一方面，曲線的梯度對應(yīng)于它的靈敏度。

　從圖中我們可以看出，當(dāng)傳感器以較低的靈敏度（約為芯片標(biāo)稱壓力的70%）使用時，曲線的幾乎線性部分被利用。通過選擇，可以將發(fā)射機(jī)構(gòu)建為具有非常低的非線性（想想0.05%FS）。但前提是工作范圍在芯片的線性部分之內(nèi)。

　一、壓阻式壓力傳感器的靈敏度

　壓力傳感器的靈敏度很大程度上取決于兩個因素：

　·擴(kuò)散半導(dǎo)體電阻器的電阻值及其壓阻有效性水平，

　·硅膜片的厚度。

　對壓力響應(yīng)影響的是硅膜片的厚度。這是由其機(jī)械、化學(xué)甚至組合處理來定義的。這些過程無法如此精確地控制，以至于所有壓力測量單元都表現(xiàn)出相同的靈敏度。因此建立了壓力傳感器可用于特定壓力范圍的類別。在這些類別中，靈敏度可以變化約±20%。這種偏差本身可以通過供電電流或放大系數(shù)（校準(zhǔn)）在電子設(shè)備中進(jìn)行補(bǔ)償。

　二、壓阻式壓力傳感器的線性度

　應(yīng)該注意，在線性規(guī)范中，%FS（滿量程，最終值）被應(yīng)用。就測量值而言，即使制造商規(guī)范列出了一個非常小的值，盡管以%FS顯示，誤差也可能具有相當(dāng)大的分量。

　在壓力測量單元中，線性度取決于幾個因素：

　1.半導(dǎo)體電阻器必須足夠小并擴(kuò)散到硅膜片上的正確位置，

　2.硅膜片必須干凈、邊緣鋒利且位置正確，

　3.線性度是變化的，無論是測量正壓還是負(fù)壓，這意味著隔膜是凸出還是凹入（拉伸或壓縮負(fù)載），

　4.硅膜片的直徑與厚度之比必須在特定范圍內(nèi)。非常薄的膜片會因疊加拉伸而變形：這種氣球效應(yīng)在用于較低壓力范圍的傳感器中會導(dǎo)致線性曲線的典型S形曲線（無法通過模擬補(bǔ)償方法進(jìn)行校正）。

　5.對于非常厚的硅膜片，剛性固定在其邊緣的膜片的預(yù)期結(jié)構(gòu)不再可實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槔鐚τ?,000 bar傳感器，膜片的厚度是芯片本身的一半。