压力传感器芯片SCA2095原理及MEMS硅压阻式构造介绍

随着信息处理技术的不断提高，压力传感器芯片的研制与生产工艺的稳定性和可靠性也发生了革新，这在一定程度上推动了其应用发展（压力传感器应用）。那么，对于压力传感器芯片的知识，我们又了解多少呢?小编通过搜集整理资料，对有关压力传感器芯片的分类、原理、结构以及工艺流程等作了简单的归纳总结。下面我们一起来看一下具体介绍吧（压力传感器工作原理）。

压力传感器芯片分类

从材料上讲，压力传感器芯片可以分为：单晶硅的、多晶硅的、陶瓷的、水晶的、金属的、聚酰亚胺的等等;

从原理上讲，压力传感器芯片可以分为：应变式、压阻式、电容式、谐振式等(体重计上一般用的是应变片，应变片一般多为应变式或压阻式)。

压力传感器芯片SCA2095原理介绍

压力传感器芯片SCA2095是应用于利用压阻效应，采用全桥设计的传感器(例如压力传感器、应力计、加速度计等)的信号调节电路集成的芯片。

SCA2095采用EEPROM进行校准、温度补偿，并具有传感器输出保护和诊断的功能。还能够更好调节增益和传感器电桥偏移，能修正灵敏度误差。

SCA2095芯片的外部数字接口采用三线制，即串行时钟SCLK、数据输出DO、数据输入DI。通过CPU的操作，设置零位偏移寄存器、温度寄存器、零点温度补偿寄存器、输出基准寄存器、增益温度补偿寄存器等。这些寄存器中的值通过D/A转换器变成模拟量叠加在调理电路中，从而改善了传感器特性。

图1　压力传感器芯片SCA2095原理框图

MEMS硅压阻式压力传感器芯片结构

MEMS硅压阻式压力传感器芯片采用周边固定的圆形的应力硅薄膜内壁，采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处，组成惠斯顿测量电桥，作为力电变换测量电路的，将压力这个物理量直接变换成电量，其测量精度能达0.01-0.03%FS。硅压阻式压力传感器结构如图所示，

图2 硅压阻式压力传感器芯片结构

上下二层是玻璃体，中间是硅片，其应力硅薄膜上部有一真空腔，使之成为一个典型的绝压压力传感器。为了便于TPMS接收器的识别，每个压力传感器都具有32位独特的ID码，它可产生4亿个不重复的号码。

压力传感器芯片制作工艺流程

压力传感器芯片制作工艺流程如下图所示：

图3 工艺流程示意图

压力传感器由具有压阻效应的敏感元件构成测量电桥，当受外界压力作用时，电桥失去平衡，产生输出电压。

总结

本文简单介绍了压力传感器芯片的分类、制作工艺流程等知识，并以压力传感器芯片SCA2095为例分析了其原理，同时就对于MEMS硅压阻式压力传感器芯片结构的知识也做了相应的概括。