[发明专利]一种MEMS压阻式压力传感器及压阻排布方法

说明书

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种MEMS压阻式压力传感器及压阻排布方法，该MEMS压阻式压力传感器包括：感压膜；位于所述感压膜上的两个第一类电阻和两个第二类电阻；第一类电阻和第二类电阻排布在所述感压膜边缘，形成惠斯通电桥；所述第一类电阻所在的第一位置的第一应力与所述第二类电阻所在的第二位置的第二应力之间存在应力差，进而通过第一类电阻与第二类电阻的不对称位置，即相同压力下应力大小具有适当差异的位置，使得引入的电路非线性补偿原有的非线性，以提高该MEMS压阻式压力传感器的线性度。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其涉及一种MEMS压阻式压力传感器及压阻排布方法。

背景技术

MEMS压阻式压力传感器已广泛应用于工业控制、航空航天、海洋、军事、生物医疗等诸多领域。该压阻式压力传感器主要是利用半导体的压阻效应，即受到的压力作用时，电阻率会发生变化。

该压阻式压力传感器的工作原理：通过施加压力使得薄膜形变产生应力，进而导致压敏电阻的大小发生变化，因此惠斯通电桥的输出电压也发生变化，以此获得随压力变化的输出信号。

而非线性是压力传感器的重要指标之一，是基本误差的主要来源，影响着压力传感器的精度和准确性。目前，非线性的来源主要包括几何非线性、物理非线性和电路非线性，几何非线性起源于气球效应、膜片的大扰度变形导致了应力与压力之间的非线性，能够通过改善感压膜的形状、尺寸、结构等方法来减小。物理非线性主要是压阻效应本身的非线性，由于压力导致晶格变形使得能带结构发生变化而产生的非线性，具有各向异性，还受掺杂浓度和温度影响。电路非线性主要是由于掺杂不均、电阻条刻蚀存在工艺误差等原因引起的电桥各桥臂电学参数不对称而引起的非线性，可以结合工艺要求优化电阻条形状、尺寸、间距等减小该影响。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的MEMS压阻式压力传感器及压阻排布方法。

第一方面，本发明提供了一种MEMS压阻式压力传感器，包括：

感压膜，所述感压膜为方形；

位于所述感压膜上的两个第一类电阻和两个第二类电阻，所述第一类电阻的长边与所在的所述感压膜的第一边垂直，所述第二类电阻的长边与所在的所述感压膜的第二边平行，所述第一边与所述第二边为相同边或不同边；

第一类电阻和第二类电阻排布在所述感压膜边缘，形成惠斯通电桥；

所述第一类电阻所在的第一位置的第一应力与所述第二类电阻所在的第二位置的第二应力之间存在应力差。

进一步地，所述感压膜从中间位置到边缘位置，应力逐渐增大。

进一步地，若在所述第一类电阻在所述感压膜上的位置的应力与所述第二类电阻在所述感压膜上的位置的应力相等，使得输出-压力曲线为凹曲线时，调整所述第一类电阻所在的第一位置与所述第二类电阻所在的第二位置，以使所述第一应力大于所述第二应力，使得非线性误差降低。

进一步地，若在所述第一类电阻在所述感压膜上的位置的应力与所述第二类电阻在所述感压膜上的位置的应力相等，使得输出-压力曲线为凸曲线时，调整所述第一类电阻所在的第一位置与所述第二类电阻所在的第二位置，以使所述第一应力小于所述第二应力，使得非线性误差降低。

进一步地，所述应力差的范围为-0.5P～0.5P，其中P为对所述感压膜施加的压力。

第二方面，本发明还提供了一种MEMS压阻式压力传感器，包括：

感压膜，所述感压膜为圆形；