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双面接触式电容压力传感器/变送器的工作原理和工艺流程

发布时间:2021-09-07人气:13

  双面接触式电容压力传感器的原理是基于单面接触式电容压力传感器而来的,当传感器的受压膜片(即梁)与基底距离很近时,膜片受压后与基底接触,当压力变化时,通过改变接触面积的大小来改变电容量。

  双面接触式电容压力传感器的电容由两部分组成:一部分为梁受压后,尚未接触到衬底上的绝缘层时形成的电容,此电容类似于常规的电容压力传感器,这一部分只占接触式电容压力传感器的电容量的很小一部分,压力传感器另一部分是梁接触到衬底后形成的电容,这部分电容量才是需要的电容量,而且它占主导地位,较多采用的是国产品牌电容,如三环电容、风华电容,也可选择台企电容巨头——YAGEO电容(即国巨电容)作为所选电容。

  当压力增加时,梁与衬底的接触面积增加,同时梁与衬底的非接触部分减少。刚开始,电容主要由非接触部分提供,随着压力的增加,梁开始接触衬底的绝缘层后,非接触部分提供的电容逐渐减少,而接触部分提供的电容与接触面积将呈线性增加。由于绝缘层非常薄,因此当梁开始与衬底上的绝缘层接触后,接触面积所提供的电容将占主导地位。

  双面接触式电容压力传感器由3个硅晶片(其中有两个晶片B是一样的)用硅熔融法进行键合,先把晶片A正反两面腐蚀两个同样大小的沟槽来作为传感器的真空腔,然后在这两个大沟槽上淀积一层二氧化硅作为绝缘层,同时把晶片A作为双面接触式电容压力传感器的公共下电极,压力传感器接着把两片用浓的固态硼扩散好的晶体B用熔融键合的办法键合在晶片A的正反两面,用离子刻蚀法刻蚀掉晶片B最外层的重掺杂层,紧接着用自停止腐蚀法去掉轻掺杂层,得到最里面的重掺杂层作为传感器的上电极。

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