CN2110217U - 硅高温压力传感器 - Google Patents

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张维新
朱秀文
毛赣如
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Abstract

一种硅高温压力传感器。涉及一种测量压力的 存在及其数值大小的半导体敏感器件，尤其是在较高 温度下测量。此实用新型主要由硅杯及应变膜和联 结成电桥的四个压敏电阻构成。硅杯6的应变膜11 与多晶压敏电阻1、2、3、4之间是二氧化硅绝缘膜 5。这种硅高温压力传感器既可在常温下工作又可 在较高温度下工作，其工作温度可达400℃，而且其 结构小巧，制造工艺简便，易于工业化生产。在化工、 石油、航天、医疗、食品和气象等技术领域具有重要的 实用价值。

Description

本实用新型属于测量压力的半导体敏感器件。
目前，公知的硅压力传感器是在硅杯的应变膜内制作四个单晶硅压敏电阻，并用金属薄膜作引线将其联结成电桥构成，四个单晶硅压敏电阻之间的电绝缘依靠P－N结实现相互隔离（鲍敏杭《矩形模上力敏电阻全桥的设计》半导体敏感器件  Vo1.1，P.5～57  1984；牛德芳等《力学敏感器件及其应用》科学出版社1987）。当无压力存在时，电桥的输出为零或一个较小的失调电压，当有压力存在时，电桥输出不为零或大于原来的失调电压。在实际应用中，有许多技术领域要求传感器必须在较高的温度下工作，而这种硅压力传感器只能在常温下工作，即工作温度不能高于100℃，因此不能满足在较高温度下测量和控制压力的需要。
本实用新型的目的是提供一种既能在常温又能在较高温度（400℃）工作的硅高温压力传感器。
本实用新型的要点是：单晶硅制成的硅杯的应变膜上，是一层起电隔离作用的二氧化硅绝缘膜（厚约100nm～200nm），该二氧化硅绝缘膜上是其电阻值相等的四个多晶硅压敏电阻，这四个多晶硅压敏电阻由多层结构金属膜（如TiCrAu多层结构金属膜）制成的四个金属电极联结成电桥，构成一个完整的硅高温压力传感器。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图1是本实用新型的电路原理图。附图1表明，多晶硅压敏电阻［1］、［2］、［3］和［4］联结成电桥，VO是输出电压，VB是恒压源，多晶硅压敏电阻［1］、［2］、［3］和［4］的电阻值相等，如1千欧姆～2千欧姆。
附图2是本实用新型所提供的硅高温压力传感器的结构示意图，其中（a）是平面结构示意图，（b）是I－I剖面示意图。
附图2（a）和（b）表明，硅杯［6］的应变膜［11］与多晶硅压敏电阻［1］、［2］、［3］和［4］之间是起电隔离作用的二氧化硅绝缘膜［5］，多层结构金属膜制成的四个金属电极［7］、［8］、［9］和［10］将四个多晶硅压敏电阻［1］、［2］、［3］和［4］联结成了电桥，其中两个金属电极如［7］和［9］用于联结恒压源VB，另外两个金属电极如［8］和［10］用作输出电压（VO）端，当应变膜［11］两侧存在压力差时，在压力的作用下，多晶硅压敏电阻［1］、［2］、［3］和［4］中的两个如［1］和［3］的电阻值增大，另外两个如［2］和［4］的电阻值减小，即电桥失去平衡，输出电压VO发生变化，其变化量的大小与应变膜两侧存在的压力差的大小成正比，该变化量由输出电压（VO）端输出，即由两个金属电极如［8］和［10］输出。
本实用新型所提供的硅高温压力传感器具有如下特点：
1.既可在常温下工作又可在较高温度下工作，其工作温度可达400℃；
2.结构简单，体积小巧；
3.制造工艺简便，易于工业化生产。
由此可见，本实用新型所提供的硅高温压力传感器结构小巧，制造工艺简便，整体成本较低，便于工业化生产，优于已为人知的硅压力传感器，在化工、石油、航天、医疗、食品和气象等技术领域具有重要的实用价值。

Claims (1)

1、一种主要由硅杯及其应变膜和联结成电桥的四个压敏电阻构成的硅高温压力传感器，其特征是：硅杯[6]的应变膜[11]与多晶硅压敏电阻[1]、[2]、[3]和[4]之间是二氧化硅绝缘膜[5]，金属电极[7]、[8]、[9]和[10]将所述多晶硅压敏电阻[1]、[2]、[3]和[4]联结成了电桥。
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