壓力傳感器芯片SCA2095原理及MEMS硅壓阻式構(gòu)造介紹

隨著信息處理技術(shù)的不斷提高，壓力傳感器芯片的研制與生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和可靠性也發(fā)生了革新，這在一定程度上推動(dòng)了其應(yīng)用發(fā)展（壓力傳感器應(yīng)用）。那么，對(duì)于壓力傳感器芯片的知識(shí)，我們又了解多少呢?小編通過搜集整理資料，對(duì)有關(guān)壓力傳感器芯片的分類、原理、結(jié)構(gòu)以及工藝流程等作了簡(jiǎn)單的歸納總結(jié)。下面我們一起來看一下具體介紹吧（壓力傳感器工作原理）。

壓力傳感器芯片分類

從材料上講，壓力傳感器芯片可以分為：?jiǎn)尉Ч璧?、多晶硅的、陶瓷的、水晶的、金屬的、聚酰亞胺的等?

從原理上講，壓力傳感器芯片可以分為：應(yīng)變式、壓阻式、電容式、諧振式等(體重計(jì)上一般用的是應(yīng)變片，應(yīng)變片一般多為應(yīng)變式或壓阻式)。

壓力傳感器芯片SCA2095原理介紹

壓力傳感器芯片SCA2095是應(yīng)用于利用壓阻效應(yīng)，采用全橋設(shè)計(jì)的傳感器(例如壓力傳感器、應(yīng)力計(jì)、加速度計(jì)等)的信號(hào)調(diào)節(jié)電路集成的芯片。

SCA2095采用EEPROM進(jìn)行校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償，并具有傳感器輸出保護(hù)和診斷的功能。還能夠更好調(diào)節(jié)增益和傳感器電橋偏移，能修正靈敏度誤差。

SCA2095芯片的外部數(shù)字接口采用三線制，即串行時(shí)鐘SCLK、數(shù)據(jù)輸出DO、數(shù)據(jù)輸入DI。通過CPU的操作，設(shè)置零位偏移寄存器、溫度寄存器、零點(diǎn)溫度補(bǔ)償寄存器、輸出基準(zhǔn)寄存器、增益溫度補(bǔ)償寄存器等。這些寄存器中的值通過D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬量疊加在調(diào)理電路中，從而改善了傳感器特性。

圖1　壓力傳感器芯片SCA2095原理框圖

MEMS硅壓阻式壓力傳感器芯片結(jié)構(gòu)

MEMS硅壓阻式壓力傳感器芯片采用周邊固定的圓形的應(yīng)力硅薄膜內(nèi)壁，采用MEMS技術(shù)直接將四個(gè)高精密半導(dǎo)體應(yīng)變片刻制在其表面應(yīng)力最大處，組成惠斯頓測(cè)量電橋，作為力電變換測(cè)量電路的，將壓力這個(gè)物理量直接變換成電量，其測(cè)量精度能達(dá)0.01-0.03%FS。硅壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖所示，

圖2 硅壓阻式壓力傳感器芯片結(jié)構(gòu)

上下二層是玻璃體，中間是硅片，其應(yīng)力硅薄膜上部有一真空腔，使之成為一個(gè)典型的絕壓壓力傳感器。為了便于TPMS接收器的識(shí)別，每個(gè)壓力傳感器都具有32位獨(dú)特的ID碼，它可產(chǎn)生4億個(gè)不重復(fù)的號(hào)碼。

壓力傳感器芯片制作工藝流程

壓力傳感器芯片制作工藝流程如下圖所示：

圖3 工藝流程示意圖

壓力傳感器由具有壓阻效應(yīng)的敏感元件構(gòu)成測(cè)量電橋，當(dāng)受外界壓力作用時(shí)，電橋失去平衡，產(chǎn)生輸出電壓。

總結(jié)

本文簡(jiǎn)單介紹了壓力傳感器芯片的分類、制作工藝流程等知識(shí)，并以壓力傳感器芯片SCA2095為例分析了其原理，同時(shí)就對(duì)于MEMS硅壓阻式壓力傳感器芯片結(jié)構(gòu)的知識(shí)也做了相應(yīng)的概括。