如何解決微壓力傳感器的靈敏度和線性度問題

 微傳感器是設備中的主要產品，在已開發的產品中微傳感器占到很大的比例。微傳感器的體積小、功耗低、響應快、便于和信號處理部分集成以構成微傳感器測試系統、這些特性使其可以應用于汽車、航空航天、電機、醫學、家用電器、生物化學、環境檢測等廣闊領域。
　  在微傳感器中微壓力傳感器是其中一個主要的分支。傳感器的靈敏度和線性度是傳感器最重要的性能特征。特別是對于超微壓力傳感器而言。小量程的微壓力傳感器的靈敏度和線性度一直是阻礙微壓力傳感器發展的一大因素。
　  為了解決微壓力傳感器靈敏度和非線性的矛盾,在結構上,綜合梁膜結構與平膜雙島結構的優點,采用雙島-梁結構。島區的面積不是按比例放大或縮小。首先,為了增加靈敏度,應盡可能減小窄梁區的長度和寬度。因為從對梁-膜-島結構的有限元分析和近似解析分析中發現,減小窄梁區的長度和寬度可以明顯地使梁上的應力增大。并且當中間窄梁的長度約為兩邊窄梁長度的2倍時,器件的線性度最好。雖然有雙島限位結構,但在高過載情況下,硅膜將首先從島的邊區和角區破裂。這是因為傳統的島膜結構都是采用常規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,邊框和背大島側面都是晶面,夾角為54.74°的銳角。根據力學原理,在角區存在應力集中效應,使硅膜在正面或背面受壓以后,角區會具有應力的極值,因此破裂首先從該處發生。引入應力勻散結構以后,使角區變成具有一定曲率的圓角區,使該區的應力極值下降。在硅膜與邊框或背島的交界處要形成有一定曲率半經的緩變結構,采用一般的常規各向異性濕法腐蝕是無法實現的。為此,采用了掩模-無掩模各向異性濕法腐蝕技術。
　  微壓力傳感器具有廣泛的用途，目前微壓力傳感器的量程還不夠小，靈敏度和線性度也不是很好，所以微壓力傳感器還不能得到很好的應用，隨著科技的發展，微壓力傳感器的應用前景將會進一步拓展。