【摘 要】
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本课题面向需求日益增长的TPMS(Tire Pressure Monitor System)市场,研发具有自主知识产权的集成传感器芯片,形成自己的核心技术,缩小同国外技术的差距。该芯片制造是基于表
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本课题面向需求日益增长的TPMS(Tire Pressure Monitor System)市场,研发具有自主知识产权的集成传感器芯片,形成自己的核心技术,缩小同国外技术的差距。该芯片制造是基于表面微机械加工技术,采用同一套工艺实现了绝对压力传感器和压阻式加速度传感器的单片集成。
绝对压力传感器为提高输出灵敏度,将压力传感器的膜区设计为长矩形,根据膜区的应力分布,充分利用多晶硅电阻的纵向压阻效应,设计的两对压阻条分别在薄膜中心位置和跨薄膜边缘的位置,通过铝连接线构成全桥形式的惠斯通电桥,最大限度提升电桥输出电压灵敏度。
在基于表面微机械加工技术的压阻式加速度传感器设计中,引入了准LIGA的电镀铜工艺,利用高质量密度的铜形成加速度传感器的惯性质量块单元,大大提高了灵敏度。为了达到优化结构的目的,分别设计了悬臂梁结构和固支梁结构的加速度传感器,通过实验测试得到最优化的结构。根据氮化硅梁上表面的应力分布情况,合理设计压阻条的位置,分别在悬臂梁结构加速度传感器和固支梁结构加速度传感器中形成半桥和全桥形式的惠斯通电桥,最大限度的提升了电桥的输出电压灵敏度,并且利用铜质量块和硅衬底形成的一对电极实现了片上静电自检测功能。
所研发的绝对压力传感器,在量程100～450KPa时,非线性误差、不重复性和迟滞分别为±0.84％FSO,0.09%FSO和0.19%FSO,综合精度为±0.87%FSO,输出灵敏度为36.32mV/V/Mpa。压阻式加速度传感器,量程为-25g～125g,输出灵敏度为5.03μV/V/g,-3dB频率带宽约为1.3KHz,零偏电压温度系数(TCO)为0.46%FSO。
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