新型接触式电容压力传感器

与其他类型压敏器件相比,接触式电容压力传感器(TMCPS)有着明显的优点,例如较好的线性,高灵敏度和大过载保护能力等。为了达到更好的性能,设计了一种新型的接触式电容压力传感器(DTMCPS),这种新型的结构是在传统的TMCPS的底部电极上刻蚀了一个浅槽。与现有的接触式电容压力传感器相比,这种结构可以实现更好的线性和更大的线性范围。使用有限元分析软件对膜片的变形进行了分析并阐述了传感器的结构和工艺过程。分析结果表明这种新型结构的传感器可以在保持传统结构优点的同时实现更高的灵敏度,更好的线性和更大的线性范围。

一种用于胎压监测的MEMS压力传感器设计

无线胎压监测系统是近年来得到高度关注的一种汽车主动安全装置。为对胎压监测系统实现高线性的压力测量,提出了一种球冠形底部固定极板与复合膜可动上极板相结合的电容式MEMS压力传感器。该结构改变了经典的两极板接触过程,并在下极板底部中心设置基于深刻蚀工艺的深孔结构,使传感器几乎完全工作在线性区间。针对汽车胎压的量程,分析了复合膜厚度对极板接触状态及线性度的影响,并利用有限元分析法对结构进行了模拟与验证,最后给出了工艺流程说明。该方案的提出,可为工作于100～800 kPa的汽车胎压监测提供一种新的MEMS传感器实现方式。

高性能MEMS电容压力传感器的设计及其热分析

为了进一步提高接触式电容压力传感器的性能,设计了一种高性能双凹槽结构的接触式电容压力传感器,并对该传感器在高温环境中的总体性能进行了分析。推导了热传导和热弹性理论,并对影响传感器热分析的各个因素与温度的依赖关系进行了描述;在整个分析过程中,使用ANSYS软件并结合有限元方法对全尺寸传感器的热效应进行模拟。结果表明,在接触工作状态双凹槽接触式电容压力传感器的温度对输入(压力)-输出(电容)特性的影响是线性的,且线性范围内初始压力随温度的升高而降低;当温度载荷为550 K时,双凹槽结构的灵敏度为1.21×10-6pF/Pa,比传统单凹槽的0.8×10-6pF/Pa高出50%,表明该压力传感器有着非常优异的高温特性。

MEMS接触电容式高温压力传感器的温度效应

介绍了一种基于SOI／硅片键合技术制作的接触电容式高温压力传感器结构，并对传感器的测试装置、测试方法进行详细的介绍后，对传感器进行压力测试和温度特性测试。压力测试结果表明，传感器线性工作区压力为110～280kPa，灵敏度约为0．14pF／kPa；温度特性测试结果表明，传感器具有正温度效应，在30～300％，传感器输出误差约为0．5％。文中还分析了热胀冷缩及介电常数温度系数对传感器温度效应的影响，以及设计了参考电容及运算放大器式传感器测量电路来消除温度效应。

非接触式电容压力传感器敏感元件的设计及性能分析

将中心岛膜结构的压力敏感膜用在非接触式电容式压力传感器中,解决了平膜结构带来的各点挠度不同、非线性和需要后续补偿电路的问题。通过对材料为多晶硅的中心岛膜进行结构优化设计和挠度、应力等力学性能分析。计算了在不同外加压力条件下压力敏感膜的电容数值、灵敏度和线性度。根据优化设计,外加压力在0.2～1.4×10^5Pa间变化时,电容值在0.0251～0.0281pF间变化;通过分析两种结构敏感膜在XY面内同一位置与中心挠度差的变化率,中心岛膜结构的变化率为49.4%低于平膜结构1.7%。因而中心岛膜结构比平膜结构有更好的灵敏度和线性。

双动极板电容式压力敏感结构特性分析

在接触电容式MEMS压力敏感结构基础上,为扩展线性响应范围提高线性度,提出了双动极板电容式MEMS压力敏感结构。这种结构中电容的上极板和下极板均感压可动,其可动下极板对两极板的受压接触有缓冲调节作用,改善了响应性能。使用有限元法对结构的特性进行了仿真分析,讨论了结构参数对压力敏感结构性能的影响,结果表明双动极板电容式压力敏感结构和普通接触式相比线性响应范围可增大1倍以上,同时显著降低了非线性度。

双面接触式电容压力传感器的设计及制造工艺流程

双面接触式电容压力传感器除了具有单面接触式电容压力传感器的优点 ,还有它的特别之处 :双面接触式电容压力传感器被施加同样的压力时 ,可以得到比单面接触式电容压力传感器增大一倍的电容量和灵敏度 ,而且不会因此增加多少成本 ;工作时可靠性更高 ,即使一面失灵还有另一面可以正常工作。文中就双面接触式电容压力传感器的工艺进行了初步设计。

基于MEMS工艺的新型高线性压力传感器设计

基于 MEMS 工艺，提出了一种球冠形底部固定极板与复合膜可动上极板结合的电容式微机械压力传感器。改变了经典的上下电极接触过程，并增加了深刻蚀工艺附加深孔结构，使传感器几乎完全工作在线性区间。针对其量程，分析了复合膜厚度对极板接触状态及线性度的影响，并利用有限元分析法对结构进行了模拟与验证，最后给出了工艺流程说明。该方案可为工作于100~800 kPa 的汽车胎压监控（TPMS）提供一种新的传感器实现方式。

接触电容式压力传感器的设计与模拟

针对大气测量的气压计应用,根据接触电容式压力传感器的工作原理,优化设计了绝对压力传感器的圆形膜结构。通过有限元分析软件ANSYS进行了验证,最后讨论了这种结构的非线性度。