MEMS压力传感器未来的发展方向
2012-05-20 08:00:38   来源：微迷   评论：0   点击：

a) 将敏感元件与信号处理、校准、补偿、微控制器等进行单片集成，研制智能化的压力传感器

这一方面，Motorala公司的YoshiiY等人在Transducer'97上报道的单片集成智能压力传感器堪称典范。这种传感器在1个 SOI晶片上集成了压阻式压力传感器、温度传感器、CMOS电路、电压电流调制、8位MCU内核（68H05）、10位模/数转换（A/D）器、8位数模转换（D/A）器，2K字节EPROM、128字节RAM，启动系统ROM和用于数据通信的外围电路接口，其输出特性可以由MCU的软件进行校准和补偿，在相当宽的温度范围内具有极高的精度和良好的线性。

b) 进一步提高压力传感器的灵敏度，实现低量程的微压传感器

这种结构以Endevco公司在1977年提出的双岛结构为代表,它可以实现应力集中从而提高了压阻式压力传感器的灵敏度,可实现10kPa以下的微压传感器。1989年复旦大学提出1种梁膜结构来实现应力集中，其结构可看作1个正面的哑铃形梁叠加在平膜片上，可实现量程为1kPa的微压传感器。另外还有美国Honywell公司在1992年提出的“RibbedandBossed”结构和德国柏林技术大学提出的类似结构。这种微压传感器用于脉动风压、流量和密封件泄露量标识等领域。

c) 提高工作温度，研制高低温压力传感器

压阻式压力传感器由于受p-n结耐温限制，只能用于120℃以下的工作温度，然而在许多领域迫切需要能够在高低温下正常工作的压力传感器,例如测量锅炉、管道、高温容器内的压力，井下压力和各种发动机腔体内的压力。目前对高温压力传感器的研究主要包括SOS、SOI、SiC、Poly?Si合金薄膜溅射压力传感器、高温光纤压力传感器、高温电容式压力传感器等。其中6H?SiC高温压力传感器可望在600℃下应用。

d) 开发谐振式压力传感器

微机械谐振式压力传感器除了具有普通微传感器的优点外，还具有准数字信号输出，抗干扰能力强，分辨力和测量精度高的优点。硅微谐振式传感器的激励/检测方式有电磁激励/ 电磁拾振、静电激励/电容拾振、逆压电激励/压电拾振、电热激励/压敏电阻拾振和光热激励/光信号拾振。其中，电热激励/压敏电阻拾振的微谐振式压力传感器价格低廉，与工业IC技术兼容，可将敏感元件与信号调理电路集成在1块芯片上，具有诱人的应用前景。

目前国内主要有中科院电子所、北京航空航天大学和西安交通大学从事这方面的研究，精度可达到0.37％。在研究中发现这种传感器的温度交叉灵敏度较大，为此设计了一种具有温度自补偿功能的复合微梁谐振式压力传感器。谐振器由在同一硅片上制作的微桥谐振器和微悬臂梁谐振器组成，微桥谐振器和微悬臂梁谐振器材料相同，厚度相等或相近，制作工艺完全相同，同时制作，因而二者对温度变化可以同步响应。

通过数据融合技术，作为温敏元件的微悬臂梁谐振器的谐振频率实时补偿温度变化对微桥谐振器谐振频率的交叉灵敏度。经补偿的谐振式压力传感器的温度交叉灵敏度减小了两个数量级。光热激励/光学信号检测的微谐振式压力传感器具有抗电磁干扰、防爆等优点，是对电热激励/压敏电阻拾振的微谐振式压力传感器的有益补充，但是需要复杂的光学系统，不易实现，成本较高。