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53 硅压阻式微型压力传感器

发布日期:2020-07-10 13:25

  5.3 硅压阻式微型压力传感器_工学_高等教育_教育专区。5.3 硅压阻式微型压力传感器 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 硅盒制作工艺简述 普通型单片集成压力传感器 具有温度补偿功能集成压力传感器 频率输出

  5.3 硅压阻式微型压力传感器 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 5.3.6 5.3.7 硅盒制作工艺简述 普通型单片集成压力传感器 具有温度补偿功能集成压力传感器 频率输出型压阻式集成压力传感器 集成压力传感器MPX3100 MPX7000系列压力变送器 扩散硅差压变送器 5.3.1 硅盒制作工艺简述 图5-10为硅盒式集成压力传感器芯片剖面图,采用硅盒结构将压敏元 件与CMOS信号调理电路集成在同一硅芯片上制作微型压力传感器。 其制作工艺简述如下: (1)首先在下层硅片表面通过掩蔽腐蚀方法形成深10 ,长和宽各60 的凹坑。 (2)将上层硅片与下层硅片在1150℃高温下烧结键合在一起便形成一 个参照压力空腔。 (3)将上层硅片减薄至30 ,并将便面抛光,通过光刻对中方法在参照 压力空腔上方的硅膜片上用离子注入工艺形成压敏全桥。 (4)用标准CMOS工艺在参照压力空腔周围的上层硅片上制作具有各 种功能的信号调理电路。最后将引脚引出和封装,形成单片集成微型 压力传感器。 图5-10 硅盒结构集成压力传感器剖面 5.3.2 普通型单片集成压力传感器 ? 整个压力传感器芯片面积为1.5mm2,其原理电路见图5-11。 图5-11 集成压力传感器原理 5.3.3 具有温度补偿功能集成压力传感器 ? 上述单片集成压力传感器由于没有补偿功能,零点漂移和 灵敏度漂移在所难免。因此,传感器的精度和温度特性难 以得到大幅度的提高。这里介绍一种具有零点漂移和灵敏 度漂移补偿功能的集成压力传感器,其组成框图见图5-12。 图5-12 具有补偿功能的集成压力传感器 5.3.4 频率输出型压阻式集成压力传感器 图5-14 频率输出型压阻集成传感器 5.3.5 集成压力传感器MPX3100 ? 该传感器将压敏电阻、补偿电路、基准电压源和信号调理 电路集成在同一芯片上,其剖面图见图5-15a;敏感元件 的符号和引脚功能见图5-15b。该传感器的敏感元件为单 个X型压敏电阻,它的工作原理是利用单片硅压敏电阻产 生随被测压力而变化的输出电压。图b中,3、1脚接激励 电压;2、4脚为输出电压。 图5-15 MPX3100传感器的结构 a)剖面图 b)敏感元件的符号 MPX3100传感器电路原理 ? 该传感器的电路原理见图5-16。图中,A1用于补偿压力传 感器的零位温漂,并起提高输入阻抗作用。A2将差分输入 转换成单端对地输出,并起阻抗变换作用。A3为精密基准 电压源,其作用是校准传感器零位输出电压。A4是电压放 大器,其增益由经激光修整的精密电阻RG 来校准。该传感 器的测量范围为0~0.1MPa,输出电压为(0.5~2.5)V。 图5-16 MPX3100传感器电路原理 5.3.6 MPX7000系列压力变送器 ? 该系列压力变送器为DC4~20mA输出的二线制变送器,传 输距离达50m以上,负载电阻为150~400 ,可与DDZ-III调 节器组成自动控制系统。该系列变送器具有温度自动补偿, 线性度好,灵敏度高,重复性好和精度高的特点。 ? 该变送器采用X型压敏电阻作为压力检测元件,其符号及 引脚功能见图5-15b,再配接运放A组成。其电路原理见图 5-17。 图5-17 MPX7000系列压力变送器原理图 5.3.7 扩散硅差压变送器 ? 扩散硅差压变送器检测元件的结构见图5-18a。整个检测 元件由两片研磨后胶合而成(即硅杯)的硅片组成。在硅 杯上制作压阻元件,利用金属丝将压阻元件引接到印刷电 路板上。再穿过玻璃密封引出。硅杯两面浸在硅油中,硅 油与被测介质间有金属隔离膜分开。被测差压?p ? p1 ? p2 引 入测量元件后,赌钱app。通过金属膜片和硅油传递到硅杯上,压阻 元件的电阻值发生变化。 图5-18 扩散硅差压变送器原理 a)传感器结构 b)电路原理 Do you have made a progress today ?

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