为提高SOI压阻式压力传感器的灵敏度,对传感器敏感结构的弹性膜片和压敏电阻的形状、尺寸等结构参数进行了优化设计。利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件对优化后的敏感结构进行了静力学仿真与分析,完成了敏感芯片的制备和加...为提高SOI压阻式压力传感器的灵敏度,对传感器敏感结构的弹性膜片和压敏电阻的形状、尺寸等结构参数进行了优化设计。利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件对优化后的敏感结构进行了静力学仿真与分析,完成了敏感芯片的制备和加压测试,测试结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为5.98 m V/(V·bar),较原结构输出灵敏度提高了1倍,非线性误差小于0.096%。展开更多
传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个 P 型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式,采用 PN 结隔离,高温压阻式压力传感器取消了 PN 结隔离,与半导体集成电路平面工艺兼容,符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类,分别介绍了...传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个 P 型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式,采用 PN 结隔离,高温压阻式压力传感器取消了 PN 结隔离,与半导体集成电路平面工艺兼容,符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类,分别介绍了多晶硅中高温压力传感器、SiC 高温压力传感器和单晶硅 SOI(silicon on insulator)高温压力传感器的基本工作原理和国内外的发展现状,重点论述了 BESOI(bonding and etch-back SOI)、SMARTCUT 和 SIMOX(separation by implanted oxygen)技术的 SOI 晶片加工工艺,以及由此晶片微机械加工成的芯片封装的高温微型压力传感器部分特性,对此领域的发展作了展望。展开更多
对传统的SOI压阻式压力传感器进行了结构优化。目的是提高灵敏度,以满足在高温环境下大量程压力测量的实际需求。通过力学性能模拟,采用浅凸台结构来提高灵敏度和测量范围。分析并模拟了凸台厚度和形状对灵敏度的影响。得到了适合高温...对传统的SOI压阻式压力传感器进行了结构优化。目的是提高灵敏度,以满足在高温环境下大量程压力测量的实际需求。通过力学性能模拟,采用浅凸台结构来提高灵敏度和测量范围。分析并模拟了凸台厚度和形状对灵敏度的影响。得到了适合高温工作的掺杂浓度,压敏电阻的尺寸,金属引线的材料和布局。电阻放置在(σl-σt)最大的区域以保持灵敏度和线性度。采用U形电阻补偿在浅凸台制作过程中的工艺偏差对灵敏度的影响。有限元分析(FEA)表明,优化后的芯片结构可以测量10 MPa范围内的压力,灵敏度高达86.6 m V/(V·MPa),非线性误差在0.1%以下。和其他文献报道的大量程压力传感器相比,浅凸台芯片结构灵敏度和过载能力优异。展开更多
文摘为提高SOI压阻式压力传感器的灵敏度,对传感器敏感结构的弹性膜片和压敏电阻的形状、尺寸等结构参数进行了优化设计。利用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析软件对优化后的敏感结构进行了静力学仿真与分析,完成了敏感芯片的制备和加压测试,测试结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为5.98 m V/(V·bar),较原结构输出灵敏度提高了1倍,非线性误差小于0.096%。
文摘传统的硅扩散压阻式压力传感器用重掺杂4个 P 型硅应变电阻构成惠斯顿电桥的力敏检测模式,采用 PN 结隔离,高温压阻式压力传感器取消了 PN 结隔离,与半导体集成电路平面工艺兼容,符合传感器的发展方向。根据力敏材料的分类,分别介绍了多晶硅中高温压力传感器、SiC 高温压力传感器和单晶硅 SOI(silicon on insulator)高温压力传感器的基本工作原理和国内外的发展现状,重点论述了 BESOI(bonding and etch-back SOI)、SMARTCUT 和 SIMOX(separation by implanted oxygen)技术的 SOI 晶片加工工艺,以及由此晶片微机械加工成的芯片封装的高温微型压力传感器部分特性,对此领域的发展作了展望。
基金funded by the National Science Foundation for Distinguished Young Scholars of China(51425505)National Natural Science Foundation of China(51405454)
文摘对传统的SOI压阻式压力传感器进行了结构优化。目的是提高灵敏度,以满足在高温环境下大量程压力测量的实际需求。通过力学性能模拟,采用浅凸台结构来提高灵敏度和测量范围。分析并模拟了凸台厚度和形状对灵敏度的影响。得到了适合高温工作的掺杂浓度,压敏电阻的尺寸,金属引线的材料和布局。电阻放置在(σl-σt)最大的区域以保持灵敏度和线性度。采用U形电阻补偿在浅凸台制作过程中的工艺偏差对灵敏度的影响。有限元分析(FEA)表明,优化后的芯片结构可以测量10 MPa范围内的压力,灵敏度高达86.6 m V/(V·MPa),非线性误差在0.1%以下。和其他文献报道的大量程压力传感器相比,浅凸台芯片结构灵敏度和过载能力优异。
