硅壓阻式壓力傳感器

圖1：硅壓阻式壓力傳感器(1張)

硅壓阻式壓力傳感器都由3個基本部分組成（圖2）：①基體，直接承受被測應力；②波紋膜片，將被測應力傳遞到芯片；③芯片，檢測被測應力。芯片是在硅彈性膜片上，用半導體制造技術在確定晶向製作相同的4個感壓電阻，將他們連成惠斯通電橋構成了基本的壓力敏感元件。

膜片即是力敏電阻的襯底，又是外加應力的承受體，所以是壓力傳感元件的核心部分。在硅膜片上的背面要用機械或化學腐蝕的方法加工成中間很薄的凹狀，稱為硅杯，在它的正面製作壓阻全橋。如果硅杯是圓形的凹坑，就稱為圓形膜片。膜片還有方形、矩形等多種形式。當存在外加應力時，膜片上各處受到的應力是不同的。4個橋臂電阻在模板上的位置與方向設置要根據晶向和應力來決定。

膜片的設計和製作決定了傳感器的性能及量程。圖2所示的是一種充油封裝結構，在傳感器的波紋膜片及芯片之間填充了硅油，這種結構的壓力傳感器已相當成熟。量程為0～100kPa至0～60MPa，工作温度為-55℃～125℃，精度為0.5%～0.1%；能夠實現表壓、絕壓測量。

硅壓阻式壓力傳感器的另一種封裝形式是將硅應變片用於玻璃粉直接燒結在金屬膜片上，構成燒結型壓力傳感器。由於該傳感器的結構特點，能夠將彈性原件與被測介質直接接觸，易於小型化，適於動態壓力測量。該傳感器量程從0～100kPa至0～80MPa，工作温度為-55℃～125℃，精度為0.5%～0.1%。固有頻率從幾千赫到幾百赫，可用於氣流模型試驗、爆炸壓力測試和發動機動態測量。