帶恒溫控制與自校正的硅鋁異質結構壓力傳感器

傳統硅基壓力傳感器普遍具有靈敏度低、溫漂和時漂明顯等半導體器件固有屬性。

本文提出的硅鋁異質結構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的新型硅鋁異質結構壓力傳感器芯片,利用有限元仿真驗證了其有效性。

隨后為其設計了恒溫控制封裝結構和自適應優化目標值PID加熱控制策略,采用熱穩態分析驗證了該恒溫控制封裝的合理性。

傳感器采用AD5420可調電流源來模擬傳感器的標定壓力,在傳感器發生一定時漂特性后更新傳感器的輸出特性,完成自校正操作。

實驗表明單個應力敏感硅鋁異質結構在恒溫系統控制下達到0.283 mV/V/kPa的靈敏度,結合溫度參考結構的差分輸出,

傳感器的熱零點漂移系數從-6.92×10^-1%FS/℃減小至-1.51×10^-3%FS/℃,且可達到±5.5 kPa的預測誤差,同時自校正操作將傳感器最大預測誤差從-6.1 kPa減小至5.0 kPa。