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          MEMS硅壓阻式汽車壓力傳感器分析

          作者: 時間:2011-11-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          將各種物理信號轉(zhuǎn)化為電信號從而將行駛的具體狀態(tài)傳送給電子控制單元來實現(xiàn)控制。設(shè)計了基于技術(shù)和智能化信號調(diào)理的擴(kuò)散硅應(yīng)對系統(tǒng)的檢測。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/161427.htm

            1 原理及封裝設(shè)計

            為了將壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號采用了應(yīng)變原理,將惠斯頓檢測電橋通過技術(shù)制作在單晶硅片上。使得單晶硅片成為一個集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換為一體的敏感元件。如圖1所示。

            

            圖1敏感元件

            當(dāng)硅芯片受到外界的應(yīng)力作用時,硅應(yīng)變電橋的橋臂電阻將產(chǎn)生變化,一般都為惠斯頓電橋檢測模式。如圖2所示。

            

          惠斯頓電橋

            圖2惠斯頓電橋

            其輸出電壓表示為vo=KAR/R(Rl=如=R3=R4,△R1=△R3=△R2=△R4)。

            因為電阻的變化直接與應(yīng)力P有關(guān),則:

            

            式中:Vo為輸出電壓,mV;S為靈敏度,mV/V/Pa;P為外力或應(yīng)力,Pa;VB為橋壓,VOS為零位輸出,mV.

            單一的硅片芯片只能作為一個檢測單元的一部分無法獨(dú)立完成信號的轉(zhuǎn)換,所以必須有特定的封裝使其具備壓力檢測的能力。將圖2中的硅片芯片與PYREX玻璃環(huán)靜電封接在一起。

            PYREX玻璃環(huán)作為硅芯片的力學(xué)固定支撐彈性敏感元件并且使硅芯片與封裝絕緣,而PYREX玻璃環(huán)的孔恰好成為了傳感器的參考壓力腔體和電極引線腔體。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

            

          敏感元件封裝

            圖3敏感元件封裝

            如圖3的敏感芯體封接在金屬螺紋底座上形成進(jìn)壓的腔道后成為一個可安裝的壓力測量前端,見圖4。

            

          可安裝的壓力測量前端

            圖4可安裝的壓力測量前端

            此封裝技術(shù)可以承載至少15 MPa的壓力,若經(jīng)特殊處理可承載100 MPa的壓力。


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