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      濺射合金薄膜壓力傳感器帶電阻網絡補償的版圖設計

      發布時間:2018-5-30??????發布人:澤天科技??????點擊:

      濺射合金薄膜壓力傳感器廣泛用于惡劣環境下氣體、液體或蒸汽的壓力測量。通常的壓力傳感器是通過外串零點補償電阻、溫度補償電阻對傳感器進行零點、溫漂的補償。這種補償方法需增加手工絲繞電阻進行反復調試,給傳感器帶來了可靠性隱患,尤其是振動、沖擊要求高的測試環境。對低于-55℃、高于175℃的使用環境,外串電阻的補償方式不適應。本補償方式,提高傳感器的補償可靠性,提高傳感器的補償溫度范圍。

      為了解決上述技術問題,提供了一種在芯片上設計薄膜電阻網絡進行零點補償、靈敏度補償的方法。具體設計是針對周邊固支平膜片,在平膜片最大壓應變、最大拉應變區各設計兩個應變電阻,組成惠斯登全橋應變電路,在平膜片的非應變區設計一系列小薄膜補償電阻組合,對應變電橋進行初始的零點平衡;在平膜片的非應變區設計鉑熱電阻,對橋路的正靈敏度漂移進行補償。

      通過設計,對合金薄膜電阻橋路進行零點補償的電阻采用的是與組成橋路同一材質、同一工藝、同一時間濺射成膜的合金電阻,通過對橋臂電阻串接小的薄膜補償電阻,可以使電橋達到初始平衡。這種補償方式形成了純合金電阻橋,這種應變電路因本身的自補償性,不需要進行零點溫漂補償,實現了電橋電路的非補償性。

      在平膜片上非應變區濺射成鉑熱電阻,可以對薄膜電阻橋的正靈敏度溫漂進行補償,減小測試的靈敏度溫漂。采用上述版圖設計的合金壓力傳感器,可以有效減小傳感器的溫度誤差,提高傳感器的補償溫度范圍達-196~250℃,傳感器在補償溫度范圍內的誤差≤0.02%FS/℃。取消外串電阻補償方式,有利于傳感器的小型化結構設計,減少兩個手工絲繞電阻,可以提高傳感器的抗振性與可靠性。

      濺射合金薄膜壓力傳感器帶電阻網絡補償的版圖具體實施

      薄膜壓力傳感器的工作原理:通過對周邊固支的平膜片(金屬彈性體)進行研磨、拋光,然后在其上濺射沉積絕緣膜、應變電阻膜、保護膜,通過平膜片感受壓力產生形變,濺射在其上的合金薄膜電阻也相應產生形變,電阻阻值發生改變,在膜片中心與邊緣的電阻阻值變化方向相反,通過組成全橋應變電路,輸出一個與壓力值基本成線性的電信號。

      薄膜壓力電阻網絡的設計要點

      1.設計4個合金薄膜柵條電阻,電阻阻值設計為相同值,其中兩個分布在膜片中心最大壓應變區,兩個分布在膜片邊緣最大拉應變區,組成惠斯登全橋應變電路。

      2.考慮在相同工藝下,由于系統誤差和偶然誤差的影響,4個柵條電阻不可能完全一致,導致橋路不可能完全匹配。為了適當調整柵條電阻的大小,在設計的每個柵條電阻尾端,增加設計了幾個小的薄膜電阻,提供給每個柵條電阻選擇。每個小的薄膜電阻的阻值各不相同,按一定比例設計,通過一系列小電阻的組合式選取,可以使電橋電路達到初始平衡。

      3.在電橋的輸入端設計了兩個鉑熱電阻,沉積在平膜片的非應變區。通過在橋路中串入鉑熱電阻,可以有效補償電阻橋的正的靈敏度溫漂。本文源自澤天傳感,版權所有,轉載請保留出處!

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