【導(dǎo)讀】傳統(tǒng)的壓力感測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足這個(gè)時(shí)代的需要，越來(lái)越多的領(lǐng)域?qū)で蟾佑行У男阅埽蛘吒舆m合的替代技術(shù)。MEMS技術(shù)走進(jìn)人們的視線，壓力感測(cè)也成為目前采用MEMS技術(shù)的領(lǐng)域之一。
圖1
傳統(tǒng)機(jī)電型壓力傳感器設(shè)備的特征是體積較大，并且單價(jià)成本較高，因此在空間受限、成本敏感的應(yīng)用中有很大的局限性。而相應(yīng)的MEMS器件結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用，也因此具有更高的可靠性以及相對(duì)比較廉價(jià)的成本。 MEMS傳感器的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，它與普通的CMOS工藝技術(shù)兼容，因此傳感器元件可以和所需的信號(hào)調(diào)節(jié)電路集成到一個(gè)單一的半導(dǎo)體硅片，從而形成單片式壓力感測(cè)解決方案。
傳統(tǒng)基于陶瓷或金屬基底的傳感器不可能把這些功能集成在一起，使其更容易受到電磁干擾，嚴(yán)重影響傳感器整體性能。最后，MEMS壓力傳感器可以通過(guò)包封工作在其他介質(zhì)中，以便可以進(jìn)一步提高感測(cè)系統(tǒng)的整體魯棒性（robustness）。在傳感器需要用來(lái)測(cè)量液體的壓力時(shí)，這種設(shè)計(jì)特別重要。傳感器所處的工作介質(zhì)通過(guò)金屬膜與MEMS傳感單元隔離，MEMS器件與金屬膜之間的空隙是由非導(dǎo)電液體填充，這樣可以把壓力從金屬膜傳送到MEMS元件。
為了滿足日益增長(zhǎng)的對(duì)更先進(jìn)壓力感測(cè)方案的需求，邁來(lái)芯（Melexis）公司最近在產(chǎn)品組合中新增加了兩個(gè)汽車級(jí)基于MEMS技術(shù)的壓力傳感器芯片。這些AEC-Q100認(rèn)證的器件使用邁來(lái)芯公司自己的專有工藝技術(shù)制造，同時(shí)具有高靈敏度和高線性度，目標(biāo)市場(chǎng)是汽車壓力監(jiān)控應(yīng)用（如發(fā)動(dòng)機(jī)/變速箱油壓、空調(diào)系統(tǒng)壓力監(jiān)測(cè)等）以及工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)、醫(yī)療器械、家用電器（如冰箱）和消費(fèi)電子產(chǎn)品等等。MLX90815經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)用于從0到30bar的絕對(duì)壓力測(cè)量，而MLX90816能夠測(cè)量從30到50bar的滿量程絕對(duì)壓力，二者互相補(bǔ)充。
這些芯片的傳感器單元都包括有一個(gè)壓阻惠斯登電橋（piezo-resistive Wheatstone bridge），其連接到蝕刻在半導(dǎo)體硅片的微小壓力隔膜?；菟沟请姌虻妮斎攵思佑衅秒妷?，在有壓力作用于隔膜時(shí)，惠斯登電橋輸出端會(huì)發(fā)生差分電壓變化。這些傳感器可以直接應(yīng)用在常規(guī)的非腐蝕性（non-corrosive）/非侵蝕性（non-aggressive）介質(zhì)中，或者根據(jù)需要做成充油式傳感器模塊設(shè)計(jì)。
隨著更廣泛地使用壓力傳感器的新市場(chǎng)機(jī)會(huì)不斷出現(xiàn)，以往傳感器技術(shù)的固有缺點(diǎn)正變得越來(lái)越明顯，較大的外形、較差性能和非常高的成本限制了其適用性。相反，通過(guò)采用微型傳感結(jié)構(gòu)和成本優(yōu)化的晶圓批量制造，MEMS技術(shù)的市場(chǎng)采用注定要大幅度上升。MEMS技術(shù)能夠應(yīng)對(duì)汽車、工業(yè)和醫(yī)療保健等要求苛刻的應(yīng)用環(huán)境，但并不會(huì)增大系統(tǒng)成本，這種特性正在電子工程設(shè)計(jì)群體中越來(lái)越受歡迎。面對(duì)嚴(yán)格的性能要求，MEMS傳感器除了可實(shí)現(xiàn)更高的集成度，其更高的靈敏度和耐用性都為該技術(shù)的光明前景增大了籌碼。
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