壓阻式壓力傳感器技術(shù)的靈敏度和線性度響應性能
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)學甚至軍事應用的各個領(lǐng)域。本研究傾向于對微機電系統(tǒng)(MEMS)壓阻式壓力傳感器技術(shù)進行回顧。這項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)詳細的研究。
壓阻式壓力傳感器的用戶期望線性壓力響應，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該是一條以零位表示原點，以梯度表示靈敏度的直線。然而，壓力信號曲線的真實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，曲線的梯度對應于它的靈敏度。
從圖中我們可以看出，當傳感器以較低的靈敏度（約為芯片標稱壓力的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：
·擴散半導體電阻器的電阻值及其壓阻有效性水平，
·硅膜片的厚度。
對壓力響應影響最大的是硅膜片的厚度。這是由其機械、化學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)出完全相同的靈敏度。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）在電子設備中進行補償。
二、壓阻式壓力傳感器的線性度
應該注意，在線性規(guī)范中，%FS（滿量程，最終值）最常被應用。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.半導體電阻器必須足夠小并擴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壓，這意味著隔膜是凸出還是凹入（拉伸或壓縮負載），
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：這種氣球效應在用于較低壓力范圍的傳感器中會導致線性曲線的典型S形曲線（無法通過模擬補償方法進行校正）。
5.對于非常厚的硅膜片，剛性固定在其邊緣的膜片的預期結(jié)構(gòu)不再可實現(xiàn)，因為例如對于1,000 bar傳感器，膜片的厚度是芯片本身的一半。
