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大量程SOI压阻式压力传感器设计
  • ISSN号:1002-1841
  • 期刊名称:《仪表技术与传感器》
  • 时间:0
  • 分类:TP212[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051, [2]中北大学电子测试技术国防科技重点实验室,山西太原030051
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金资助项目(51425505); 国家自然科学基金项目(51405454)
中文摘要:

文中设计了一种浅凸台结构的SOI压阻式压力传感器。这种膜片结构解决了由于压力量程扩展导致传感器的灵敏度和线性度无法同时满足使用要求的问题。考虑电阻的设计约束以及浅凸台制作过程中的光刻和刻蚀偏差,采用U型电阻保持高灵敏度和线性度。利用ANSYS软件模拟了膜片结构的力学性能,验证了理论分析的正确性;仿真优化了电阻的形状和位置,预估了传感器的性能。介绍了敏感单元的加工工艺。设计的传感器灵敏度为93.4μV/(V·k Pa),非线性误差小于0.22%,可实现对量程高达10 MPa压力的测量。

英文摘要:

A piezoresistive SOI pressure sensor with a shallow-boss configuration was designed. This sensor solved the contradiction between sensitivity and linearity for measurement range extension. U-shaped piezoresistors were adopted by taking design restraints,photolithography and etching deviation for shallow-boss structure fabrication into account. In order to verify the theoretical analysis,ANSYS software was conducted to simulate the mechanical properties of diaphragm structure. Simulation results also were used to optimize location and geometry of piezoresistors and evaluate the performance of the sensor. Process flow was presented. The sensitivity of the device is 93. 4 μV /( V·k Pa) and the nonlinearity error is less than 0. 22%. The device can realize pressure measurement within the range of 10 MPa.

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期刊信息
  • 《仪表技术与传感器》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:沈阳仪表科学研究院
  • 主办单位:沈阳仪表科学研究院
  • 主编:刘凯
  • 地址:沈阳市大东区北海街242号
  • 邮编:110043
  • 邮箱:bjb@17sensor.com
  • 电话:024-88718630 88718620
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-1841
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1154/TH
  • 邮发代号:8-69
  • 获奖情况:
  • 2007年获得北方优秀期刊奖,2007年荣获机械工业期刊质量评审一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:16968