帶恒溫控制與自校正的硅鋁異質(zhì)結(jié)構(gòu)壓力傳感器

傳統(tǒng)硅基壓力傳感器普遍具有靈敏度低、溫漂和時(shí)漂明顯等半導(dǎo)體器件固有屬性。

本文提出的硅鋁異質(zhì)結(jié)構(gòu)MEMS壓力傳感器及其恒溫控制和自校正方法可一定程度上解決該問題。

采用SOI硅片制造了具有壓阻放大效應(yīng)的新型硅鋁異質(zhì)結(jié)構(gòu)壓力傳感器芯片,利用有限元仿真驗(yàn)證了其有效性。

隨后為其設(shè)計(jì)了恒溫控制封裝結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)優(yōu)化目標(biāo)值PID加熱控制策略,采用熱穩(wěn)態(tài)分析驗(yàn)證了該恒溫控制封裝的合理性。

傳感器采用AD5420可調(diào)電流源來模擬傳感器的標(biāo)定壓力,在傳感器發(fā)生一定時(shí)漂特性后更新傳感器的輸出特性,完成自校正操作。

實(shí)驗(yàn)表明單個(gè)應(yīng)力敏感硅鋁異質(zhì)結(jié)構(gòu)在恒溫系統(tǒng)控制下達(dá)到0.283 mV/V/kPa的靈敏度,結(jié)合溫度參考結(jié)構(gòu)的差分輸出,

傳感器的熱零點(diǎn)漂移系數(shù)從-6.92×10^-1%FS/℃減小至-1.51×10^-3%FS/℃,且可達(dá)到±5.5 kPa的預(yù)測(cè)誤差,同時(shí)自校正操作將傳感器最大預(yù)測(cè)誤差從-6.1 kPa減小至5.0 kPa。