MEMS压力传感器论文
基于MEMS技术的微型压力传感器设计与制备
基于MEMS技术的微型压力传感器设计与制备随着科技的不断进步，微电子力学系统（MEMS）技术在各个领域得到越来越广泛的应用。
其中，微型压力传感器作为MEMS技术的一个重要应用之一，具有非常广阔的应用前景。
本文将针对基于MEMS技术的微型压力传感器的设计与制备进行探讨。
首先，我们来了解一下什么是MEMS技术。
MEMS技术是Micro Electro-Mechanical Systems的缩写，即微电子机械系统。
它是一种将微米级机械结构和电子器件集成在一起的技术。
MEMS技术具有体积小、功耗低、响应速度快等特点，适合用于制备微型压力传感器。
微型压力传感器设计的关键之一是选择合适的工作原理。
常见的工作原理有压阻式、电容式和压电式等。
其中，压阻式传感器是基于材料电阻值的变化来检测压力的，电容式传感器则是基于电容值的变化来检测压力的，而压电式传感器则是利用压电材料的机械变形产生电荷的原理来检测压力的。
不同的工作原理适用于不同的应用场景，设计者需要根据具体需求选择合适的工作原理。
其次，合适的材料选择对于微型压力传感器的性能至关重要。
在MEMS技术中，常用的材料包括硅、玻璃和聚合物等。
硅材料具有优异的机械性能和化学稳定性，适合用于制备高精度的压力传感器。
玻璃材料具有良好的气密性和化学稳定性，适用于制备微型压力传感器的封装。
聚合物材料具有低成本和良好的加工性能，适合用于制备大规模的微型压力传感器。
在制备微型压力传感器时，关键的步骤之一是制备微结构。
常用的制备方法包括光刻、薄膜沉积和离子刻蚀等。
光刻技术是通过将光敏材料暴露于特定的光源下，然后进行显影和腐蚀等步骤，最终制备出所需的微结构。
薄膜沉积技术是将所需材料通过物理或化学方法沉积在基底上，形成所需的薄膜层。
离子刻蚀技术是通过将离子束轰击在材料表面，使材料发生腐蚀，最终制备出所需的微结构。
在设计微型压力传感器时，还需要考虑电路设计和信号处理等问题。
由于微型压力传感器输出的信号较小，通常需要进行放大和滤波等处理，以便得到准确可靠的信号。
纳米纤维MEMS压力传感器的性能研究
纳米纤维MEMS压力传感器的性能研究近年来，纳米技术的发展已经渗透到了各个领域，其中之一便是传感器技术。
纳米纤维MEMS压力传感器作为一种新型传感器，具有其独特的性能和应用潜力。
为了深入了解和改善其性能，对纳米纤维MEMS压力传感器进行性能研究显得尤为重要。
首先，纳米纤维MEMS压力传感器的灵敏度是其性能的重要指标之一。
通过对其灵敏度的研究，可以确定传感器对压力变化的响应程度。
研究发现，纳米纤维的直径和长度对传感器的灵敏度具有显著影响。
较小直径和较长长度的纳米纤维传感器具有更高的灵敏度。
因此，在制备纳米纤维MEMS压力传感器时，应选择适当的纳米纤维尺寸以获得所需的灵敏度。
其次，纳米纤维MEMS压力传感器的稳定性也是其性能研究的重点之一。
传感器在长期使用过程中，其性能是否保持稳定是一个关键问题。
研究发现，纳米纤维的材料和结构对传感器的稳定性有重要影响。
例如，采用具有较高化学稳定性和机械稳定性的纳米纤维材料，可以提高传感器的稳定性。
此外，合理设计纳米纤维的结构，如增加悬臂梁的宽度和厚度，也可以改善传感器的稳定性。
此外，纳米纤维MEMS压力传感器的线性度和重复性也是性能研究的重要内容。
线性度指的是传感器输出信号与输入信号之间的直线关系程度，而重复性则是指传感器在多次测量中输出信号的一致性。
研究发现，纳米纤维的尺寸和材料特性对传感器的线性度和重复性有显著影响。
选择合适的纳米纤维尺寸和材料，如增加纳米纤维的直径和使用具有一致性的纳米纤维材料，可以提高传感器的线性度和重复性。
综上所述，纳米纤维MEMS压力传感器的性能研究对于了解其性能特点、改善传感器性能以及推动其应用具有重要意义。
通过对其灵敏度、稳定性、线性度和重复性等性能的探究，可以为纳米纤维MEMS压力传感器的进一步发展和应用提供理论依据和技术支持。
基于MEMS技术的压力传感器设计与制造
基于MEMS技术的压力传感器设计与制造压力传感器是一种能够将压力信号转换为电信号的传感器装置。
随着科技的不断发展，MEMS（微机电系统）技术在压力传感器设计与制造领域得到了广泛应用。
本文将就基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造进行详细介绍。
一、MEMS技术概述MEMS技术是一种将微尺度的机械和电子元件与传感器、执行器、控制电路等集成在一起的技术。
其制造工艺采用了集成电路工艺，并利用纳米级尺寸的材料和结构实现对微尺度力学和物理现象的控制与感知。
二、MEMS压力传感器的工作原理基于MEMS技术的压力传感器的工作原理是利用微米级别的材料和结构感知外界的压力变化，并将其转换为电信号。
其主要组成部件包括感压结构、微电子信号处理电路和封装结构。
感压结构通常采用微弯杆、微膜或微腔等形式，当外界施加压力时，感压结构会产生微小的形变，从而改变传感器的电阻、电容、振动频率等特性，实现对压力变化的测量。
三、基于MEMS技术的压力传感器的设计与制造过程1. 设计阶段：在设计阶段，需要根据压力传感器的要求确定设计参数，如量程范围、灵敏度、温度稳定性等。
然后，利用MEMS设计软件绘制感压结构的布局，并进行仿真分析，以验证设计的可行性。
2. 制造工艺：制造工艺是将设计图转化为实际器件的过程。
主要步骤包括材料选择、光刻、薄膜沉积、刻蚀、等离子蚀刻和封装等。
其中，光刻和薄膜沉积是关键的工艺步骤，通过光刻技术制备传感器的感压结构，通过薄膜沉积技术在传感器表面形成薄膜层，从而实现对压力的感知。
3. 测试与校准：制造完成后，需要对压力传感器进行测试和校准。
测试包括静态特性测试（如灵敏度、线性度等）和动态特性测试（如响应时间、频率响应等）。
校准是为了确保传感器的准确性和可靠性，可以通过与标准参考传感器比较，或利用专用测试设备进行校准。
4. 封装与应用：完成测试和校准后，将压力传感器封装，并根据具体应用需求进行集成与连接。
在封装过程中，需要考虑传感器的保护和防护措施，以提高其环境适应性和机械强度。
MEMS压力传感器
MEMS压力传感器姓名：唐军杰学号：09511027班级： _09511__目录引言 (1)一、压力传感器的发展历程 (2)二、MEMS微压力传感器原理 (3)1.硅压阻式压力传感器 (3)2.硅电容式压力传感器 (4)三、MEMS微压力传感器的种类与应用范围 (5)四、MEMS微压力传感器的发展前景 (7)参考文献 (8)内容提要在整个传感器家族中，压力传感器是应用最广泛的产品之一，每年世界性的压力传感器的专利就有上百项。
微压力传感器作为微型传感器中的一种，在近几年得到了快速广泛的应用。
本文详细介绍了MEMS压力传感器的原理与应用。
［关键词］：MEMS压力传感器微型传感器微电子机械系统引言MEMS（Micro Electromechanical System，即微电子机械系统）是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
它是在融合多种微细加工技术，并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业，采用MEMS技术制作的微传感器在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。
MEMS微压力传感器可以用类似集成电路的设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单、易用和智能化。
传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS微压力传感器那样，像集成电路那么微小，而且成本也远远高于MEMS微压力传感器。
相对于传统的机械量传感器，MEMS微压力传感器的尺寸更小，最大的不超过一个厘米，相对于传统“机械”制造技术，其性价比大幅度提高。
MEMS微压力传感器一、压力传感器的发展历程现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志，而半导体传感器的发展可以分为四个阶段：（1）发明阶段（1945 - 1960 年）：这个阶段主要是以1947 年双极性晶体管的发明为标志。
MEMS压力传感器原理与应用.
MEMS压力传感器原理与应用摘要：简述MEMS压力传感器的结构与工作原理，以及应用技术，MEMS压力传感器Die的设计、生产成本分析，从系统应用到销售链。
关键词：MEMS压力传感器惠斯顿电桥硅薄膜应力杯硅压阻式压力传感器硅电容式压力传感器MEMS（微电子机械系统）是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
MEMS压力传感器可以用类似集成电路（IC）设计技术和制造工艺，进行高精度、低成本的大批量生产，从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门，使压力控制变得简单易用和智能化。
传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形，由机械量弹性变形到电量转换输出，因此它不可能如MEMS压力传感器那样做得像IC那么微小，成本也远远高于MEMS压力传感器。
相对于传统的机械量传感器，MEMS压力传感器的尺寸更小，最大的不超过1cm，使性价比相对于传统“机械”制造技术大幅度提高。
MEMS压力传感器原理目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器，两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。
硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的，具有较高的测量精度、较低的功耗，极低的成本。
惠斯顿电桥的压阻式传感器，如无压力变化，其输出为零，几乎不耗电。
其电原理如图1所示。
硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。
MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01%～0.03%FS。
硅压阻式压力传感器结构如图3所示，上下二层是玻璃体，中间是硅片，硅片中部做成一应力杯，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。
基于MEMS技术的压力传感器研究
基于MEMS技术的压力传感器研究一、引言基于MEMS技术的压力传感器是一种新型的传感器，它可以实现对于各种物质的精确压力检测。
它具有灵敏度高、体积小、功耗低等优点，在医疗、工业、环保等领域有着广泛的应用。
本文将会对于基于MEMS技术的压力传感器进行详细的研究。
二、压力传感器基本原理压力传感器最主要的原理为色散理论，该理论是基于嘉当效应。
嘉当效应是指当物质受到外力作用时，其表面会产生位移，由此产生引力或者斥力，使得该物质在位移方向产生扭曲变形，使压电晶体上的电荷变化。
根据嘉当效应，可以设计一种实现对于物体压力检测的传感器，即压力传感器。
三、传感器结构与工作原理基于MEMS技术的压力传感器通常由压电陶瓷材料制成，其结构主要包括探头、绕线和外壳。
探头通常是由压电陶瓷材料制成，且其形状为圆柱型或长方形，绕线则通常包裹在探头上，用于传输信号，外壳则主要用于保护传感器。
当物体产生压力时，探头受到外力作用会发生弯曲，由此产生电荷变化，绕在探头上的绕线会将变化的电荷信号传输到信号处理芯片中，最终将该信号转化为数字信号输出。
四、传感器精度的提高在实际应用中，传感器精度对于检测结果的准确性有着至关重要的作用。
因此，在设计基于MEMS技术的压力传感器时，需要尽可能提高传感器的精度。
传感器精度的提高通常通过增加传感器探头的灵敏度来实现，可以通过压电陶瓷材料的优化设计，降低传感器探头自重以及采用更高精度的信号处理芯片等方式来提升灵敏度。
五、传感器的应用领域基于MEMS技术的压力传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低等优点，因此在医疗、工业、环保等领域都有着广泛的应用。
在医疗领域中，压力传感器可以实现对于生理参数的监测，如血压、脉搏等；在工业领域中，压力传感器可以实现对于各种工业系统的压力监测，如气体管道、压缩空气系统等；在环保领域中，压力传感器可以实现对于工业废气和水的压力监测。
六、传感器的发展趋势基于MEMS技术的压力传感器已经成为了当前压力检测技术中的主要发展方向。
基于MEMS技术的压力传感器制备与测试
基于MEMS技术的压力传感器制备与测试近年来，微电机系统（MEMS）技术在传感器领域得到了广泛应用。
其中，基于MEMS技术的压力传感器因其小型化、高精度和低功耗等特点备受关注。
本文将探讨基于MEMS技术的压力传感器的制备和测试方法，以及其在不同领域的应用。
一、MEMS技术的压力传感器制备MEMS技术是一种将微尺度的机械结构与电子器件集成在一起的技术。
压力传感器是MEMS技术应用的重要领域之一。
在压力传感器的制备过程中，主要包括以下几个关键步骤：1. 压力传感器结构设计：首先需要确定传感器的结构，例如薄膜结构、柔性结构等。
结构的设计要考虑到压力传感器所要测量的压力范围和精度要求等因素。
2. 材料选择：在MEMS技术中，常用的材料包括硅、玻璃、金属等。
选择合适的材料对于传感器的性能至关重要。
例如，硅具有优良的机械性能和化学稳定性，常用于薄膜压力传感器的制备。
3. 制备工艺：MEMS技术的制备包括光刻、薄膜沉积、离子刻蚀等步骤。
光刻技术用于定义传感器的结构，而薄膜沉积和离子刻蚀则用于形成薄膜结构。
制备工艺的选择和优化将直接影响到传感器的性能。
4. 传感电路的设计与集成：制备好的压力传感器需要与传感电路结合，以实现信号的采集和处理。
传感电路的设计要考虑到传感器的输出信号特点和外部环境的干扰等因素。
二、MEMS技术的压力传感器测试压力传感器的测试是确保其性能和可靠性的关键环节。
常用的测试方法包括静态测试和动态测试。
1. 静态测试：静态测试用于测量压力传感器的零点漂移、灵敏度、线性度等参数。
在测试过程中，需要通过与标准压力源连接，以模拟不同的压力值，并检测传感器输出的电信号。
根据测试结果，可以对传感器的性能进行评估和调整。
2. 动态测试：动态测试用于测量压力传感器的频率响应等参数。
通过施加不同频率和幅度的压力信号，并检测传感器输出的电信号，可以确定传感器在不同频率下的响应特性。
动态测试可以用于评估传感器的动态性能和抗干扰能力。
MEMS机油压力传感器可靠性研究
MEMS机油压力传感器可靠性研究摘要：本文主要探讨了封装技术对传感性能的影响。
通过理论分析和试验研究，得出了MEMS机油压力传感器的密封材料及其工艺过程对其性能和可靠性的影响。
补丁胶粘剂的性能达不到可靠性的要求，会导致传感信号的漂移和温度的不稳定性；引线键合强度不高，在使用过程中容易发生断裂；硅油的化学稳定性和温度稳定性差，会导致传感器在高温时输出信号不稳定，硅油中的气体和杂质会导致传感器的零点输出偏差，从而影响传感系统的准确度。
关键词：MEMS；机油压力传感器；可靠性引言：MEMS是一种以集成电路制造技术为基础的高新技术，采用 MEMS技术开发的压力传感器具有体积小、重量轻、响应快、灵敏度高、易于批量生产、成本低廉等优点，正逐渐替代传统的机械压力传感器。
汽车电子系统的压力传感器包括共轨压力、机油压力、进气歧管压力、胎压等。
MEMS机油压力传感器是一种非常重要的传感器，它的工作性能对车辆和人员的安全都有很大的影响。
本论文采用MEMS压力芯片，研究了汽车发动机机油压力传感器的封装技术及可靠性。
在传感器开发过程中。
本文针对汽车电子产品的特点，对其封装和装配进行了系统的分析与试验，并对其进行了工艺优化，使其可靠性得到了很大的改善。
1概念界定及应用现状微机械压力传感器是一种在受压时会发生变形的薄膜元件。
该变形可以由应变计（压阻式传感）来测定，而两个表面间的间距的变化也可以由电容检测。
这两种方法都是常用的，而轮胎压力监控系统采用的是更坚固地压阻法[1]。
（1）在汽车工业中的应用。
微机械压力传感器是一种新的汽车应用，。
德国公司已经开发出一种 MEMS解决办法，它能在70bar的高压下使用润滑油来保护硅膜。
德国公司在数年前也对 MEMS的压力传感器进行了重大变革，它采用了多孔硅，从而产生了一种非常稳定的 MEMS设备，而这种设备已经被广泛地应用于当前的侧气囊等领域。
（2）在医药市场中的应用。
压力传感器在外科手术中起到了很大的作用。
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基于MEMS实现SOI压力传感器的设计研究学院：机械与材料工程学院专业班级：机械(专研)-14学号：*************学生姓名：**指导教师：***撰写日期：2015年1月6日目录1.MEMS传感器概述 (1)1.1 MEMS传感器研究现状 (1)1.2 MEMS压力传感器分类 (1)1.3MEMS压力传感器应用 (2)2.基于MEMS实现SOI压力传感器的设计研究 (2)2.1 SOI压力传感器简介 (2)2.2 SOI压力传感器的理论及结构设计 (3)2.3 SOI压力传感器总结 (6)3.MEMS压力传感器发展趋势 (7)1.MEMS传感器概述1.1 MEMS传感器研究现状进入21世纪以来，在市场引导、科技推动、风险投资和政府介入等多重作用下，MEMS传感器技术发展迅速，新原理、新材料和新技术的研究不断深入，MEMS传感器的新产晶不断涌现。
目前，MEMS传感器正向高精度、高可靠性、多功能集成化、智能化、微型化和微功耗方向发展。
其中，MEMS技术也是伴随着硅材料及其加工技术、IC技术的成熟而发展起来的，它的运用带来了传感器性能的大幅度提升，其特点主要包括:1)质量和尺寸的减少;2)标准的电路避免了复杂的线路和外围结构;3)可以形成传感器阵列，获取阵列信号;4)易于处理和长的寿命;5)低的生产成本，这包括低的能源消耗，较少的用材;6)可以避免或者少用贵重的和对环境有损害的材料,其中压力传感器是影响最为深远且应用最为广泛的MEMS传感器。
1.2 MEMS压力传感器分类MEMS传感器的发展以20世纪60年代霍尼韦尔研究中心和贝尔实验室研制出首个硅隔膜压力传感器和应变计为开端。
压力传感器是影响最为深远且应用最广泛的MEMS传感器，其性能由测量范围、测量精度、非线性和工作温度决定。
从信号检测方式划分，MEMS压力传感器可分为压阻式、电容式、压电式和谐振式等，其特点如下:1)压阻式:通过测量材料应力来测量压力大小，它具有体积小、全动态测量范围的高线性度、较高的灵敏度、相对较小的滞后和蠕变的特点，此类型传感器多采用惠斯通电桥来消除温度影响；2)电容式:通过测量电容变化来测量压力大小，相比较压阻式的传感器，它具有很高的灵敏度、低温度敏感系数、没有滞后、更高的长期稳定性，但同时它也有更高的非线性度、更大的体积，需要更复杂的检测电路和更高的生产成本；3)谐振式:通过测量频率或频率的微分变化来测量压力大小，它可以通过诸如热、电磁和静电效应来改变膜片频率，并且可以通过真空封装来提高传感器精度；4）压电式：压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。
所谓压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。
此外，还有光纤压力传感器、多维力传感器等，但它们大多造价高昂或有技术局限，应用范围不如以上4种广泛。
1.3 MEMS传感器应用MEMS压力传感器可用于汽车工业、生物医学及工业控制等领域。
汽车工业采用各种压力传感器测量气囊压力、燃油压力、发动机机油压力、进气管道压力及轮胎压力。
在生物和医学领域，压力传感器可用于诊断和检测系统以及颅内压力检测系统等。
在航天领域，MEMS压力传感器可用于宇宙飞船和航天飞行器的姿态控制、高速飞行器、喷气发动机、火箭、卫星等耐热腔体和表面各部分压力的测量。
2.基于MEMS实现SOI压力传感器的设计研究2.1 SOI压力传感器简介MEMS技术逐步成为跨学科高新技术研究领域，形成了包括各种微电子、微机械、微光学及各种数据处理单元的微系统，其中以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术发展迅速。
而在微电子制造工艺基础上，硅微结构的MEMS 加工工艺吸收融合其他加工工艺实现各种微机械结构，应用MEMS技术研制新型的硅氧化物绝缘体(SOI)压力传感器，性能更加优良、稳定性更好、可靠性更高。
单晶硅SOI压力传感器是一种新型的半导体压力传感器，它比扩散硅压力传感器具有更高的工作温度，比多晶硅高温压力传感器具有更高的灵敏度，这主要得益于它用单晶硅材料和SOI结构作应变电阻，单晶硅材料压阻系数高，并且具有相当高的纵向和横向灵敏度因子，囚此有利于设计性能优良的压阻电桥，保证传感器有很高的灵敏度和温度特性。
随着微电子技术和MEMS技术、设计技术和材料技术的不断发展，SOI压力传感器将会在现有产晶和技术的基础上进一部完善和提高，通过加速研究成果的产业化的发展，将逐步满足军事、能源、航大、交通、工业等相关市场的需求。
2.2 SOI 压力传感器的理论及结构设计2.2.1 SOI 压力传感器的理论设计设计制作单晶硅SOI 压力传感器的基本原理是硅单晶的压阻效应，SOI 材料的压阻效应是压阻式压力传感器实现压力测量的物理基础，即SOI 材料受到应力作用时，其电阻或电阻率发生明显变化的物理现象，使得主要晶向的压阻效应与压阻系数张量形成统一定关系。
当单晶硅结构不受应力时，对于长度为了l 0，横截面积为s 0，电阻率为ρ0的样晶，其电阻与电阻率为：l s R 0000ρ= (1)对上式进行全微分，可以求得长度、横截面积和电阻率二个参数的变化对电阻值变化的影响，用相对变化率表示为:s r l R ds dr dl dR0000++= (2)式中，l dl 0为纵向相对变化率，称为纵向应变ε，它与应力δ成正比，因此有：E εδ= (3) 式中：E ——材料的杨氏模量；若样晶的截面半径为r 0，则横向应变为：s r dsdr 00= (4) 横向应变与纵向应变的比值为材料泊松比υ，由于形变过程中，纵向应变的变化趋势与横向应变相反，故二者的比值应取负号，即:l rdl dr00=υ (5)其中式（2）的ρρd 为电阻率的相对变化率，由硅材料的压阻系数π决定，即：ρρ0d =πσ (6) 而在外力作用下，单晶硅的压阻系数π是一个四阶张量。
由于硅单晶是立方晶体，当坐标轴取晶轴方向时，压阻张量只有三个独立分量，它的形式为:=π⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛ππππππππππππ44444411121212111212121100 （7） 其中：π11—纵向压阻张量，表示沿某晶轴方向应力对同一方向电阻的影响； π12—纵向压阻张量，表小沿晶轴的应力对沿与具垂直的另一晶轴方向的电阻的影响；π44—剪切压阻张量，表示剪切应力对与其相应的某电阻张量分量的影响。
硅材料的π11π12和π44由试验测定。
当电阻处于任意晶向时，如有纵向应力沿此方向作用在单晶硅电阻上，则引起纵向压阻效应，如果有横向应力沿垂直方向作用在电阻上，则引起横向压阻效应。
因此，由以上各式可将式(2)转化为:εεπνG E dR R =++=)21(0(8)上式表明材料电阻的相对变化和应变之间的比例关系。
G 称为材料的应变计因子或灵敏系数，其意义是材料发生单位应变时电阻值的变化率。
由式(8)可知，材料的灵敏系数由两个因素决定:一是ν21+，它由材料几何尺寸的变化引起，另一个是E π，由材料受力后电阻率的变化引起。
而半导体材料的灵敏系数主要由E π决定，其值约在70~170之间。
由于半导体材料特别是单晶硅材料的灵敏系数较大，各种性质优良，加工工艺成熟，故单晶硅SOI 材料成为制作压阻式压力传感器芯片的首选材料。
2.2.2 SOI 压力传感器的结构设计SOI 压力传感器芯片采用氧离子注入分离工艺实现，将一定能量和剂量的氧离子注入到硅衬底上，典型的数值为离子能量150keV ，剂量2x18cm -2，使得产生大约O.15μm无氧非晶硅表面层和0.45μm的Si02层，在硅的顶部表面附近还存在约40nm厚的单晶硅层。
为了消除生长的晶格缺陷和位错得到顶部硅与埋层界面的原子级陡峭，还需要对注入后的硅片进行高温退火，在进行退火时，Si02层上方的非晶硅层以这层单晶硅层为籽晶使整个非晶层再结晶成为单晶硅层，典型的退火温度为1150℃一1300℃下进行高温退火，从而消除氧注入的损伤，实现表面硅固相再结晶并形成良好的Si/ Si02界面，达到实现高浓度掺杂氧离子注入和高温退火的目的。
在SOI结构上形成埋层氧化物Si02，获得的均匀结构以高精度地控制材料的参数，SOl结构通过加工初始薄膜，表面的薄膜能精确的确定薄膜厚度、弹性系数和掺杂的特性。
对于己经制备的SOI压力芯片结构，为了获得较好的压阻效应，需要用低压化学气相沉淀方法，再生成表面测量电路硅层(厚度为5~6nm）和Si3N4保护层(厚度为0.1 nm )。
用等离子体刻蚀工艺，刻蚀表面Si3N4和表面硅形成空气隔离的惠斯通测量电路，制作的硅隔离固态压阻敏感原件，将惠斯通电桥的电阻沿一定晶向制作成折条形，提高提高测量灵敏度。
单晶硅SOI结构压力芯片制作工艺如图1所示。
实验中采用的SOI结构是用硅片直接键合减薄的方法制得的，采用等离子干法刻蚀电阻图形，应用各向异性腐蚀技术制作硅杯。
在刻蚀折形条电阻之后，双面淀积通电桥的电阻沿一定晶向制作成折条形，提高提高测量灵敏度。
单晶硅SOI结构压力芯片制作工艺如图1所示。
实验中采用的SOI结构是用硅片直接键合减薄的方法制得的，采用等离子干法刻蚀电阻图形，应用各向异性腐蚀技术制作硅杯。
在刻蚀折形条电阻之后，双面淀积Si3N4之前，还需在硅片表面热分解淀积一层二氧化硅，以便在后面等离子刻蚀氮化硅时对硅片表面起保护作用。
芯片制作完成后，将制成的芯片进行静电封接、压焊、封装。
如图2封装后的芯片的结构。
之前，还需在硅片表面热分解淀积一层二氧化硅，以便在后面等离子刻蚀氮化硅时对硅片表面起保护作用。
芯片制作完成后，将制成的芯片进行静电封接、压焊、封装。
如图2封装后的芯片的结构。
图1 SOI结构压力芯片制作工艺图2 SOI压力传感器结构2.3 SOI压力传感器总结利用SOI材料，采用MEMS技术工艺，设计制作的SOI压力传感器具有较好的温度特性和较高的灵敏度，通过工艺改进获得了单晶硅SOI结构，优化了压阻效应的电桥设计，使得用作应变电阻的压阻系数得到提高。
3 MEMS压力传感器发展趋势压力传感器今后主要的发展方向是继续发现新的敏感材料和研制新的加工工艺，使传感器结构更精细，性能更优越，以适应各种环境测量压力的要求。
另一方面，将现代MEMS工艺与半导体集成电路平面工艺相结合使压力传感器朝着单片集成和多功能化方向发展。
而且现代精密技术的进步为生产高性能工业用传感器提供了新的手段，促使传感器从一般测量元件向长期工作的控制元件发展。
这不但要求高性能、高稳定，作为一个整体传感器还必须适应各种苛刻环境并确保安全。
因此，除敏感元件工艺外，系统的设计也必不可少。