基于MEMS技术制作E+E压力传感器研究
E+E压力传感器被广泛应用于医疗、工业过程监控、生物和航空等各个领域。据相关文献介绍,E+E压力传感器种类繁多,其中多数都是采用硅材料制作的。扩散硅式E+E压力传感器具有灵敏度高且可以小型化、集成化等许多优点,近些年有长足的发展。

基于MEMS技术制作E+E压力传感器研究          基于MEMS技术制作的MOSFETsE+E压力传感器是在硅杯的方形硅膜上采用微机械加工工艺制作四个P沟道增强型场效应管(P-MOSFET),使硅膜上的四个P-MOSFETs组成惠斯通电桥。利用半导体压阻效应,令两个P-MOSFETs置于硅敏感膜的径向位置,而另外两个P-MOSFETs置于硅敏感膜的横向位置。传感器受电源激励时,对硅敏感膜施加压力,电桥中两个径向的P-MOSFETs沟道等效电阻阻值增大,两个横向P-MOSFETs沟道等效电阻阻值减小。因此使桥路失去平衡,产生端电压输出,从而实现了将力学量信号转化为与之有对应关系的电压信号。在综述了国内外E+E压力传感器研究概况的基础上,阐述了MOSFETsE+E压力传感器的结构设计、工作原理、制造工艺和该新结构传感器的计算机仿真,对实验研制的MOSFETsE+E压力传感器I-V特性、压敏特性、温度特性进行了实验测试和静态特性分析。实验结果表明,研制的MOSFETsE+E压力传感器灵敏度为8.9mV/100KPa,线性度为±1.651%F·S,迟滞为±0.529%F·S,重复性为±1.550%F·S,精度是2.326%F·S,零点输出的温度系数为1.32%/℃,灵敏度的温度系数为-0.33%/℃,符合设计要求。e+e设计的MOSFETsE+E压力传感器信号容易采集,测试系统简单;很好地克服了MOSFET电容式E+E压力传感器的测试电路复杂且微小电容信号难以测量的缺点。同时,MOSFETsE+E压力传感器采用P-MOSFET沟道等效电阻做压敏电阻,代替了以往的扩散硅压敏电阻;不但增强了传感器的稳定性,降低了传感器的噪声,而且测量信号稳定,温度特性较好。基于MEMS技术制作的MOSFETsE+E压力传感器的制作工艺与集成电路工艺相兼容,有广泛的应用前景。