微压传感器的测量原理为:压力直接作用在传感器膜片上,引发微位移且使电阻改变。电子线路感应并转化为标准信号。实际研究中,发现借助对压阻式压力传感器薄膜表面应力的有限元分析(FEA)和路径积分的仿真方法,可通过满量程范围内不同压力值下的电压输出值精确计算传感器灵敏度和线性度。
微压传感器领域研究快速,新款传感器采用压电单晶片结构及内置前置放大器,具有灵敏度高、抗干扰性强、量程小等优点。广泛应用于脉搏、管壁压力波动等微小信号检测。然而,如何精确检验微压传感器的性能,即技术难点,亟需简便的测量设备。
针对于微压力传感器灵敏度和非线性之间的矛盾,提出采用综合梁膜结构和平膜双岛结构优势的双岛-梁型设计,岛区面积并不扩大或缩小。优先降低窄梁区长度和宽度以提高灵敏度。有限元分析显示,缩短窄梁区长度和宽度能显著增加梁上的应力。同时,双岛构造限定,但在高过载场景下,硅膜易从岛的边区和角区破裂。为解决此问题,引入应力匀散结构,将角区变为具一定曲率的圆角区,从而降低应力;同时,设置硅膜与边框或背岛的缓变结构,通过掩模-无掩模各向异性湿法腐蚀技术实现。