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MEMS压力传感器 压力传感器原理 压力传感器类型 压力传感器应用 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 MEMS主要产品 压力传感器、陀螺、加速度计三类MEMS器件的市场比例 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 2 •电容型 •压阻型 •压电式 •金属应变式 •光纤式…… Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 压阻效应 •史密斯（C.S. Smith）与1945 发现了 硅与锗的压阻效应，即当有外力作用于半 导体材料时，其电阻将明显发生变化。 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 4 发展历程 •1960 - 1970 年 ：随着硅扩散技术的发展，在硅 的（001）或（110）晶面选择合适的晶向直接把 应变电阻扩散在晶面上，然后在背面加工成凹形， 形成较薄的硅弹性膜片，称为硅杯。 •1960 - 1980 年:应用硅的各向异性的腐蚀技术， 自动控制硅膜厚度的硅各向异性加工技术，可以在 多个表面同时进行腐蚀，数千个硅压力膜可以同时 生产，实现了集成化的工厂加工模式。 •1980 年- ：微机械加工工艺 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 5 硅压阻式压力传感器 硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为 力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 6 经典结构 上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯 ，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝 压压力传感器。 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 7 硅电容式压力传感器 利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状，上下二根横隔栅成 为一组电容式压力传感器，上横隔栅受压力作用向下位移，改 变了上下二根横隔栅的间距，也就改变了板间电容量的大小， 即△压力=△电容量. Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 8 •量程 •精度 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 应用 汽车电子：TPMS、发动机机油压力传感器、汽车 刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管 压力传感器（TMAP ）、柴油机共轨压力传感器； Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 10 汽车电子 一辆高端的汽车一般都会有上百个传感器，包括30~50个 MEMS传感器，其中就有十个左右的压力传感器。 Haixia Zhang, MEMS Sensors Applications , PKU, 2011 11 应用 工业电子：如数字压力表、数字流量表、工业