基于MEMS技術(shù)制作MOSFET壓力傳感器研究.pdf

1、壓力傳感器被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)過程監(jiān)控、生物和航空等各個(gè)領(lǐng)域。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹，壓力傳感器種類繁多，其中多數(shù)都是采用硅材料制作的。擴(kuò)散硅式壓力傳感器具有靈敏度高且可以小型化、集成化等許多優(yōu)點(diǎn)，近些年有長(zhǎng)足的發(fā)展。本文基于MEMS技術(shù)制作的MOSFETs壓力傳感器是在硅杯的方形硅膜上采用微機(jī)械加工工藝制作四個(gè)P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管(P-MOSFET)，使硅膜上的四個(gè)P-MOSFETs組成惠斯通電橋。利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)，令兩個(gè)P-MOSFET

2、s置于硅敏感膜的徑向位置，而另外兩個(gè)P-MOSFETs置于硅敏感膜的橫向位置。傳感器受電源激勵(lì)時(shí)，對(duì)硅敏感膜施加壓力，電橋中兩個(gè)徑向的P-MOSFETs溝道等效電阻阻值增大，兩個(gè)橫向P-MOSFETs溝道等效電阻阻值減小。因此使橋路失去平衡，產(chǎn)生端電壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)了將力學(xué)量信號(hào)轉(zhuǎn)化為與之有對(duì)應(yīng)關(guān)系的電壓信號(hào)。 本文在綜述了國(guó)內(nèi)外壓力傳感器研究概況的基礎(chǔ)上，闡述了MOSFETs壓力傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作原理、制造工藝和該新結(jié)構(gòu)傳

3、感器的計(jì)算機(jī)仿真，對(duì)實(shí)驗(yàn)研制的MOSFETs壓力傳感器I-V特性、壓敏特性、溫度特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和靜態(tài)特性分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研制的MOSFETs壓力傳感器靈敏度為8.9mV/100KPa，線性度為±1.651％F·S，遲滯為±0.529％F·S，重復(fù)性為±1.550％F·S，精度是2.326％F·S，零點(diǎn)輸出的溫度系數(shù)為1.32％/℃，靈敏度的溫度系數(shù)為-0.33％/℃，符合設(shè)計(jì)要求。 本文設(shè)計(jì)的MOSFETs壓力傳感器信號(hào)