壓阻式壓力傳感器性能優(yōu)化和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、壓力傳感器是一種用來測(cè)量外界氣壓、壓力的傳感器，可以將外界的壓力值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，這種傳感器目前在生物醫(yī)學(xué)、航天控制領(lǐng)域以及工業(yè)檢測(cè)方面都有很多的應(yīng)用。壓力傳感器可以分為壓阻式和電容式兩大類，壓阻式壓力傳感器利用電阻將外界壓力值轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電容式壓力傳感器利用電容轉(zhuǎn)化，各有利弊，由于壓阻式壓力傳感器的工藝簡(jiǎn)單方便，目前得到廣泛的應(yīng)用。
　　傳統(tǒng)的壓阻式壓力傳感器采用自上而下的制作方法，先對(duì)單晶硅頂部進(jìn)行離子注入，形成壓阻條，然

2、后從硅襯底底部利用各向異性腐蝕開腔形成可上下移動(dòng)的薄膜，最后將硅襯底與玻璃基底鍵合密封空腔。本文采用深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE，Deep Reactive Ion Etching)的方法形成內(nèi)部中空的空腔，縮小了壓力傳感器的尺寸，避免了傳感器橫向體積浪費(fèi)的缺點(diǎn)，并且可以精確的控制薄膜的厚度以及尺寸，使得壓力傳感器的薄膜平整度高于濕法腐蝕的平整度，使得制作傳感器的周期縮短。本文對(duì)制作出的壓阻式壓力傳感器進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)測(cè)得壓力傳感器的靈敏度為

3、0.031mv/Kpa·v，非線性度為0.17％，縮小了壓力傳感器的尺寸，達(dá)到傳感器預(yù)期的目標(biāo)。
　　本論文的工作主要分為四個(gè)部分:
　　1.對(duì)于本文提出壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論建模，給出傳感器在施加外界壓力負(fù)載的情況下，壓力與薄膜撓度變化以及薄膜應(yīng)力分布之間的關(guān)系，對(duì)傳感器的性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　2.用ANSYS有限元仿真軟件對(duì)壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模仿真，給出壓力傳感器四周固定的邊界條件，仿真在施加外界壓