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目前的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器。
硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的,具有較高的測量精度、較低的功耗和極低的成本?;菟诡D電橋的壓阻式傳感器,如無壓力變化,其輸出為零,幾乎不耗電。其電原理。硅壓阻式壓力傳感器其應(yīng)變片電橋的光刻版本。
MEMS硅壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形應(yīng)力杯硅薄膜內(nèi)壁,采用MEMS技術(shù)直接將四個高精密半導(dǎo)體應(yīng)變片刻制在其表面應(yīng)力最大處,組成惠斯頓測量電橋,作為力電變換測量電路,將壓力這個物理量直接變換成電量,其測量精度能達(dá)0.01-0.03%FS。
電容式壓力傳感器利用MEMS技術(shù)在硅片上制造出橫隔柵狀,上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器,上橫隔柵受壓力作用向下位移,改變了上下二根橫隔柵的間距,也就改變了板間電容量的大小,即△壓力=△電容量。
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MEMS壓力傳感器可以用類似集成電路的設(shè)計技術(shù)和制造工藝,進(jìn)行高精度、低成本的大批量生產(chǎn),從而為消費電子和工業(yè)過程控制產(chǎn)品用低廉的成本大量使用MEMS傳感器打開方便之門,使壓力控制變得簡單、易用和智能化。
傳統(tǒng)的機械量壓力傳感器是基于金屬彈性體受力變形,由機械量彈性變形到電量轉(zhuǎn)換輸出,因此它不可能如MEMS壓力傳感器那樣,像集成電路那么微小,而且成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MEMS壓力傳感器。相對于傳統(tǒng)的機械量傳感器,MEMS壓力傳感器的尺寸更小,最大的不超過一個厘米,相對于傳統(tǒng)“機械”制造技術(shù),其性價比大幅度提高。
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MEMS壓力傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子如TPMS、發(fā)動機機油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)空氣壓力傳感器、汽車發(fā)動機進(jìn)氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機共軌壓力傳感器。消費電子如胎壓計、血壓計、櫥用秤、健康秤,洗衣機、洗碗機、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器,空調(diào)壓力傳感器,洗衣機、飲水機、洗碗機、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器。工業(yè)電子如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等。
典型的MEMS壓力傳感器管芯可以用來生產(chǎn)各種壓力傳感器產(chǎn)品。MEMS壓力傳感器管芯可以與儀表放大器和ADC管芯封裝在一個封裝內(nèi)(MCM),使產(chǎn)品設(shè)計師很容易使用這個高度集成的產(chǎn)品設(shè)計最終產(chǎn)品。
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