薄膜压力传感器敏感芯体薄膜的结构及技术要求
最新MEMS压力传感器的结构与工作原理及应用技术
M E M S压力传感器的结构与工作原理及应用技术MEMS压力传感器的结构与工作原理及应用技术MEMS是指集微型压力传感器、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。
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。
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。
应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。
当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中，应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起，发生弹性变形，四个电阻应变片因此而发生电阻变化，破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡，电桥输出与压力成正比的电压信号。
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。
薄膜压力传感器选型标准
薄膜压力传感器选型标准薄膜压力传感器是一种广泛应用于工业自动化、医疗设备、汽车电子等领域的传感器。
在选型时，需要考虑多个因素，以确保传感器能够满足应用需求。
下面介绍薄膜压力传感器选型的标准。
1. 测量范围测量范围是指传感器可以测量的压力范围。
在选型时需要根据应用场景确定所需的测量范围。
如果测量范围过小，则无法满足实际需求；如果测量范围过大，则会浪费成本。
因此，需要根据实际需求选择合适的测量范围。
2. 精度精度是指传感器输出值与实际值之间的误差。
在选型时需要根据应用场景确定所需的精度。
如果精度要求较高，则需要选择精度较高的传感器；如果精度要求较低，则可以选择精度较低的传感器。
需要注意的是，精度越高的传感器成本越高。
3. 稳定性稳定性是指传感器输出值在长时间使用中的变化情况。
在选型时需要选择具有良好稳定性的传感器，以确保长期稳定运行。
需要注意的是，稳定性与环境因素密切相关，因此需要根据应用环境选择合适的传感器。
4. 响应速度响应速度是指传感器从受到压力变化到输出结果的时间。
在选型时需要根据应用场景确定所需的响应速度。
如果响应速度要求较高，则需要选择响应速度较快的传感器；如果响应速度要求较低，则可以选择响应速度较慢的传感器。
5. 耐压能力耐压能力是指传感器能够承受的最大压力。
在选型时需要根据应用场景确定所需的耐压能力。
如果耐压能力要求较高，则需要选择耐压能力较强的传感器；如果耐压能力要求较低，则可以选择耐压能力较弱的传感器。
6. 环境适应性环境适应性是指传感器在不同环境条件下的适应能力。
在选型时需要根据应用环境确定所需的环境适应性。
如果应用环境较恶劣，则需要选择具有良好环境适应性的传感器。
7. 成本成本是指传感器价格及使用成本。
在选型时需要根据实际预算确定所需的成本范围。
如果预算充足，则可以选择性能更好的高端产品；如果预算有限，则可以选择性价比更高的产品。
综上所述，薄膜压力传感器选型需要考虑多个因素，包括测量范围、精度、稳定性、响应速度、耐压能力、环境适应性和成本等。
对传感器的主要技术要求
对传感器的主要技术要求传感器是一种可以检测和感知环境、物体或一些物理量的设备或装置。
它们在现代科技领域发挥着重要作用，应用于各个领域，如工业控制、医疗诊断、环境监测、无人驾驶等。
对于传感器的技术要求涉及到多个方面，以下是一些主要的技术要求。
1.精确度和准确度：传感器必须具有高度的精确度和准确度，以确保所测量或检测的数据的准确性。
不同应用领域对传感器的要求各不相同，但无论是测量温度、压力、光照还是其他物理量，都需要具备较高的精确度。
2.灵敏度：传感器应具有高灵敏度，能够检测到微小的变化或细微的信号。
这对于一些需要监测小范围内的微弱信号的应用尤为重要，比如医疗诊断中对生物体的观测，对微小病变或异常的检测。
3.响应时间：传感器对待被测量物理量的变化应具有尽快的响应时间。
响应时间的长短决定了传感器能否及时捕捉到变化，对于一些需要快速响应的应用，如交通流量检测、救援行动等，要求传感器能够在短时间内提供准确的数据。
4.稳定性和可靠性：传感器应具有稳定的性能和长期可靠的工作能力。
传感器在各种极端环境中能够持续稳定地工作，具有较低的失效率，并能在长时间使用后保持良好的性能。
5.抗干扰性和抗干扰能力：传感器应具备一定的抗干扰能力，能够排除外部干扰或噪声对其测量结果的影响。
尤其在现代电子设备密集的环境中，传感器在工作时需要能准确地识别感兴趣的信号，并抵御其他频率或能量的干扰。
6.温度稳定性：传感器应具有一定的温度稳定性，能够在不同温度范围内正常工作。
温度变化对于一些应用来说是不可避免的，因此传感器需要具备较好的温度鲁棒性。
7.尺寸和功耗：对于一些要求小型化和低功耗的应用，如可穿戴设备或无人机等领域，传感器需要具备小尺寸和低功耗的特点。
8.成本和可扩展性：传感器的成本要具备一定的可接受范围，以满足市场和用户的需求。
同时，传感器还应具备可扩展性，能够方便地与其他设备或系统进行集成和协同工作。
9.数据处理和通信能力：对于一些需要传感器与其他设备或网络进行通信和数据处理的应用，传感器需要具备一定的数据处理和通信能力，能够处理和传输采集到的数据。
薄膜硅在压力传感器中的作用
薄膜硅在压力传感器中的作用薄膜硅是一种常见的半导体材料，它具有良好的机械性能和灵敏度，可以用于制造高精度的压力传感器。
在压力传感器中，薄膜硅起着关键的作用，本文将从以下几个方面探讨这一作用。
一、薄膜硅的结构和原理薄膜硅是一种由多个硅晶体薄膜组成的膜状结构，其中每个晶体薄膜的厚度通常在几百纳米至几微米之间。
当薄膜硅受到外界应力或压力作用时，其形变会导致在晶胞中出现位错，进而在材料内部形成应力场和电荷堆积区，形成压阻效应，产生电信号。
二、薄膜硅在压力传感器中的制造和应用薄膜硅制成的压力传感器主要包括三个部分：薄膜硅加工部分、电器学部分和信号处理部分。
在薄膜硅加工部分，需要将薄膜硅加工成微型薄膜结构，制成加工所需的形状和大小，通常采用微加工技术完成。
在电学部分，将微型薄膜结构与导电线路紧密连接，通过不同的电路设计实现不同的功能。
在信号处理部分，需要采用不同的电路和算法处理从传感器输出的信号，得到所需的压力信号。
薄膜硅的小尺寸和高机械强度使其非常适合制造高精度的压力传感器。
在压力传感器中，通过应用不同的工艺和材料，可实现不同的测量范围和精度。
例如，在高温条件下需要测量高压力时，可以将薄膜硅与陶瓷基底结合使用，以实现更好的稳定性和耐用性。
三、薄膜硅在压力传感器中的优点薄膜硅作为压力传感器的核心元件，在以下方面具有显著的优点：第一，薄膜硅压力传感器具有高精度、高稳定性和高灵敏度，在测量和监测高精度和微弱压力时比传统的压力传感器更加有效。
第二，薄膜硅压力传感器的响应速度快，可以实时收集和处理压力信号，比传统的压力传感器更加迅速和高效。
第三，薄膜硅压力传感器的结构简单、体积小、重量轻，非常适合被集成在多种应用场合中使用（如汽车行业、医疗行业等）。
四、结论总之，薄膜硅在压力传感器中的应用具有重要的意义。
它不仅可以实现高精度和高灵敏度的压力测量，而且可以应用于不同行业的多种应用。
随着科学技术的不断进步和发展，压力传感器的应用前景会越来越广阔，薄膜硅在其中的作用也将变得越来越重要。
薄膜压力传感器原理
薄膜压力传感器原理嘿，你有没有想过，那些小小的传感器是怎么感知压力的呢？今天我就来给你讲讲薄膜压力传感器这个神奇的东西。
我有个朋友叫小李，他就在一家科技公司工作，整天捣鼓这些高科技玩意儿。
有一次我去他公司参观，看到那些小巧精致的薄膜压力传感器，我就特别好奇。
我就问他：“这小玩意到底是怎么知道有压力作用在它上面的呢？”小李笑着跟我说：“这可就大有学问了。
”薄膜压力传感器啊，它的核心原理就像我们的皮肤感知外界压力一样。
你看，我们的皮肤很敏感，当有东西轻轻触碰或者按压的时候，我们就能感觉到。
薄膜压力传感器也是类似的道理。
它有一个很薄的薄膜，这个薄膜就像是传感器的“皮肤”。
当有压力施加在这个薄膜上的时候，就会引起薄膜的一些变化。
这个薄膜下面通常有一些特殊的材料或者结构。
比如说，有一种是压阻式的薄膜压力传感器。
这就好比在薄膜下面藏着一群特别敏感的小士兵。
这些小士兵就是压阻材料。
正常情况下，它们有自己的电学特性。
可是一旦有压力作用在薄膜上，薄膜就会把这个压力传递给下面的压阻材料。
这时候，就像小士兵受到了冲击一样，压阻材料的电阻值就会发生改变。
就像一条原本顺畅的道路，突然有了一些障碍，电流通过的时候就不那么顺畅了。
这种电阻值的变化就可以被检测到，然后通过一些电路转换，就能够知道施加的压力是多少了。
还有一种电容式的薄膜压力传感器呢。
这就更有趣了。
想象一下，薄膜和下面的电极就像是两片很薄的面包片，中间夹着的空气或者其他电介质就像是中间的果酱。
当没有压力的时候，这个“三明治”结构有一个固定的电容值。
这就好比这个“三明治”的厚度、成分都是固定的，它的电容特性也是固定的。
但是当有压力施加在薄膜上的时候，薄膜就会向电极靠近，就像有人轻轻挤压这个“三明治”一样。
这时候，中间的电介质层就会变薄，电容值就会发生变化。
这个变化就像是一个信号，告诉我们有压力存在了。
这是不是很神奇呢？我当时就对小李说：“哇，这就像一个微观世界里的小魔法啊。
压力传感器芯体种类及原理
电容式和单晶硅谐振式;力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等电容式和单晶硅谐振式;溅射薄膜式：1、半导体应变片压力传感器电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。
它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。
电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU）显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。
根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。
而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。
一般均为几十欧至几十千欧左右。
电阻应变片的工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。
金属导体的电阻值可用下式表示：式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m）我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。
压电薄膜传感器中文技术手册.
压电薄膜传感器技术手册精量电子（深圳）有限公司 1/58目录表第一部分引言背景压电薄膜特性典型压电薄膜元件工作特性第二部分引线装接技术第三部分频率响应压电薄膜低频响应第四部分温度效应第五部分压电膜电缆及其特性第六部分压电基础第七部分热电基础第八部分基本电路概念电缆第九部分制造开关冲击传感器体育运动记分传感器乐器交通传感器第十部分振动传感音乐拾音机器监控轴承磨损传感器风扇叶片气流传感器断纱传感器自动售货机用传感器第十一部分加速度计第十二部分超声应用医用成像NDT(无损探伤)液位传感器第十三部分声频扬声器话筒第十四部分声纳第十五部分将来的应用有源振动阻尼硅基传感器灵敏表皮第十六部分压电薄膜的应用第十七部分压电薄膜论文索引第十八部分超声油墨位面感测的讨论精量电子（深圳）有限公司 2/58精量电子（深圳）有限公司 3/58引言传感器材料是将一种形式的能量转换为另一种形式的能量，并被广泛地应用在传感探测方面。
微处理器应用的巨大增长推动了传感器在多种应用方面的需求。
今天，在180亿美元的全球传感器市场中压电聚合物传感器跻身在最快速发展的技术行列之中。
像任何其他新技术一样，在很多应用中，“压电薄膜”已被考虑用作传感器的解决方案。
自从压电膜聚合体被发现以来的20年中，这项技术已日趋成熟，实际应用层出不穷，技术的商业化进程正在加速。
本手册对压电聚合体技术、术语、特性以及传感器设计思考等提供了综述，同时还探索了近年来业已成功开发出来的诸多传感器的应用项目。
解决独特的传感方面问题是我们的应用工程师们特有的实力。
我们很高兴有机会在您的设计中考虑压电膜传感器的应用时为您提供帮助。
背景“压电”，希腊语叫做“压力”电，是在100多年前由Gurie 兄弟所发现的。
他们发现，石英在电场的作用下会改变其外形尺寸，而相反，当受到机械变形时，则产生出电荷来。
这项技术的首次实际应用是由另一位法国人Langevin 在1920年实现的，他研究出了一种用于水下声音的晶体发射器和接收器,即：第一部“声纳”。
压力传感器技术要求
压力传感器技术要求嘿，咱今儿就来唠唠压力传感器技术要求这档子事儿。
你说这压力传感器啊，就像是我们身体里的神经一样，能敏锐地感知到各种压力的变化。
它得足够精准吧，不然那可就像个近视眼似的，啥都看不清，那还咋干活呀！这就好比你去称体重，要是秤不准，一会儿说你胖了十斤，一会儿又说你瘦了八斤，你不得抓狂啊！它的稳定性也特别重要。
总不能今天测出来一个数，明天就大变样了吧。
那可不行，得像咱老祖宗传下来的宝贝一样，稳稳当当的。
就好像你每天走的那条路，你可不想今天走着走着突然就塌了吧。
还有啊，响应速度也得快呀！压力这玩意儿，有时候来得快去得也快，要是传感器慢悠悠的，等它反应过来，黄花菜都凉了。
这就跟跑步比赛似的，反应慢了，那还能赢吗？再说这量程，得合适呀！你不能拿个只能测小压力的传感器去测大压力，那不就跟让小孩去搬大石头一样，根本搞不定嘛。
就好像你穿衣服，得选合身的，太大了太小了都不行。
而且啊，这压力传感器还得适应各种环境呢！冷了热了湿了干了，都得能扛得住。
不能天一冷就罢工了，那多不靠谱啊。
你想想，要是你一到冬天就不想起床不想上班，那能行嘛！咱再说说精度，这可是个关键。
就像你做算术题，总不能错得一塌糊涂吧。
那得出的结果还有啥用呢？这压力传感器也是一样，要是精度不行，那数据都没法看了。
还有就是耐用性啦，总不能用几次就坏了吧。
那多浪费钱呀！得像咱家里的老家具一样，用了好多年还好好的，多实在。
哎呀，你说这压力传感器技术要求是不是挺多的？可不是随随便便就能做好的呢！咱可得好好挑，找个靠谱的。
不然到时候出了问题，那可就麻烦大了。
所以啊，咱在选择压力传感器的时候，可得瞪大了眼睛，好好瞅瞅这些技术要求都达不达标。
可别被那些花里胡哨的外表给骗了，得看内在！咱要的是能实实在在干活的，能给咱准确数据的，能在各种环境下都稳稳当当的压力传感器。
你说是不是这个理儿？。
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薄膜压力传感器敏感芯体薄膜的结构及技术要求
薄膜压力传感器敏感芯体的功能薄膜一般采用多层薄膜结构，这些功能薄
膜一般是采用真空离子束溅射工艺生产，由于敏感薄膜厚度一般在100nm以
下，因此我们也称其为纳米薄膜，采用离子束溅射工艺生产制造的压力传感器
有时称为纳米薄膜压力传感器。泽天电子是这种薄膜压力传感器的专业制造厂
家。
薄膜压力传感器的薄膜衬底是圆形特种材料金属弹性体。第一层功能薄膜是
起隔离作用的介质绝缘薄膜，通常采用SiO2、Al2O3或复合结构。第二层薄膜
是起应变作用的金属敏感薄膜，通过光刻工艺形成电桥应变电阻，成为压力敏
感芯体的核心，其材料业内一般采用Ni-Cr合金、NiCrMnSi合金制备。第三层
是钝化保护介质薄膜，这层薄膜主要用来保护应变电阻和隔离空气、水气，防
止应变薄膜氧化、腐蚀等造成应变电阻的不稳定性。钝化保护介质薄膜一般是
采用SiO2、Al2O3等材料。第四层薄膜是金丝引线用的窗口镀金薄膜，它与应
变电阻膜接触，实现电气引出。
根据薄膜压力传感器的薄膜所起作用的不同，对各层薄膜的质量要求也不
同，对于绝缘薄膜，要求应变电阻与传感器的壳体间的绝缘性电阻为
100000MΩ以上，耐压100VDC以上，而绝缘电阻5000MΩ以
上。同时，绝缘薄膜与弹性体的表面粘附力高。在量程范围内，弯曲变形超过
10000000次循环不失效。要求绝缘薄膜与弹性体的热膨胀系数基本一致，不因
它们之间的差异引起内应力，从而造成传感器的输出不稳定，对制成的薄膜压
力传感器蠕变要小。除金属弹性体的严格热处理外，要求沉积在其上的介质绝
缘薄膜附着力高、致密无针孔、空洞等缺陷。如有蠕变产生，则会增加零点漂
移误差，降低传感器的非线性。绝缘薄膜含杂质量少，无吸附气体。这样，能