一种用于高空微压探测的压力传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于高空微压探测的压力传感器，SOI硅片的衬底硅经过光刻刻蚀等步骤形成应力薄膜并与底部的玻璃基座形成E型真空腔。SOI硅片的顶部器件层掺杂形成四个栅型电阻和两个PNP双极型三极管，四个栅型电阻分别作为两个三极管的基极电阻和集电极电阻，且两个三极管构成差分放大电路。电阻采用栅型纳米厚度的电阻，在梁

A pressure sensor for high altitude micro pressure detection

【技术实现步骤摘要】
一种用于高空微压探测的压力传感器


[0001]本技术专利涉及微纳机电系统传感器，尤其涉及一种用于高空微压探测的压力传感器。

技术介绍

[0002]随着全球范围内高空探测技术的日益发展，人们对于高空气象参数探测的需求在不断提高。高空大气压力作为一种重要气象要素，是微压探测压力传感器的重要测量对象。传统的用于高空微压探测的压力传感器一般只能准确测量30千米以下的大气气压数据，而随着实际应用对于30~100千米气压探测的需求不断上升，传统的气压传感器受限于体掺杂硅材料的一些自身特性，压力传感器的灵敏度很难上升，所以研发具有高灵敏度的压力探测结构和与之配合使用的单片集成放大电路的传感器显得尤为必要。当前市场上迫切需要一款超高灵敏度的用于微压探测的压力传感器。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于高空微压探测的压力传感器，通过对压力更敏感的元件设计并选择合理的匹配的放大方式来感知高空微压变化。
[0004]为解决现有技术问题，本技术公开了一种用于高空微压探测的压力传感器，包括：电源VCC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管P1、三极管P2、梁
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岛应力增强结构、绝缘层、衬底和基底；三极管P1的基极通过电阻R1连接电源VCC，三极管P1的集电极通过电阻R2连接电源VCC，三极管P1的发射极接地；三极管P2的集电极通过电阻R3连接电源VCC，三极管P2的基极通过电阻R4连接电源VCC，三极管P2的发射极接地；所述梁
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岛应力增强结构设有四个梁和一个岛体结构，四个梁分别与岛体结构连接，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4分别设于四个梁上，绝缘层设于梁
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岛应力增强结构的底部，三极管P1和三极管P2设于绝缘层上，三极管P1和三极管P2分布于梁
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岛应力增强结构的两侧，绝缘层底部连接衬底，衬底内部设有空腔，衬底的底部连接基底。
[0005]进一步地，电阻R1为第一栅极电阻；电阻R2为第二栅极电阻；电阻R3为第三栅极电阻；电阻R4为第四栅极电阻。
[0006]进一步地，三极管P1为第一PNP三极管，三极管P2为第二PNP三极管。
[0007]进一步地，基底为玻璃基底。
[0008]进一步地，衬底为P型硅衬底。
[0009]进一步地，绝缘层为二氧化硅绝缘层。
[0010]进一步地，空腔为凹型空腔。
[0011]进一步地，第一栅极电阻的两端分别设有第五电阻连接点和第六电阻连接点；第二栅极电阻的两端分别设有第三电阻连接点和第四电阻连接点；第三栅极电阻的两端分别设有第一电阻连接点和第二电阻连接点；第四栅极电阻的两端分别设有第七电阻连接点和
第八电阻连接点。
[0012]进一步地，第一PNP三极管的基极设有第一基极连接点，集电极设有第一集电极连接点，发射极设有第一发射极连接点；第二PNP三极管的基极设有第二基极连接点，集电极设有第二集电极连接点，发射极设有第二发射极连接点。
[0013]本技术具有的有益效果：
[0014]1.将压力传感器的电阻作为差分电路的基极和集电极电阻，利用单片集成节省了材料成本，显著提高了集成度；
[0015]2.微压传感器的应力增强结构由梁
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岛结构组成，可在压敏栅型电阻位置上产生更高的应力。应力增强结构结合差分晶体管电路两个数量级地增强了灵敏度，有利于50至100千米高度超微压测量；
[0016]3.电路结构中电阻采用纳米厚度的栅型电阻，降低了温度的影响，提高了信噪比，增强了传感器的抗干扰能力。
附图说明
[0017]图1为本技术的电路原理示意图；
[0018]图2为本技术结构侧视示意图；
[0019]图3为本技术结构俯视示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
[0021]如图1所示，本技术的一种用于高空微压探测的压力传感器，包括：电源VCC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管P1、三极管P2、三极管P1的基极通过电阻R1连接电源VCC，三极管P1的集电极通过电阻R2连接电源VCC，三极管P1的发射极接地；三极管P2的集电极通过电阻R3连接电源VCC，三极管P2的基极通过电阻R4连接电源VCC，三极管P2的发射极接地；这样电路两端对称，形成一个差分放大的电路，将电阻因外部压力变化引起的阻值变化对于电路的影响进一步放大并通过输出端的电压差值体现出来。
[0022]如图2所示，梁
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岛应力增强结构14、绝缘层9、衬底8和基底7；电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4均设于梁
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岛应力增强结构14，电阻R1为第一栅极电阻1
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2；电阻R2为第二栅极电阻1
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1；电阻R3为第三栅极电阻1
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3；电阻R4为第四栅极电阻1
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4，每个电阻的两端均设有导线6；绝缘层9设于梁
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岛应力增强结构14的底部，三极管P1和三极管P2设于绝缘层9上，三极管P1和三极管P2分布于梁
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岛应力增强结构14的两侧，三极管P1为第一PNP三极管2
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1，三极管P2为第二PNP三极管2
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2，绝缘层9底部连接衬底8，衬底8内部设有空腔10，衬底8的底部连接基底7。其中，基底7为玻璃基底，衬底8为P型硅衬底，绝缘层9为二氧化硅绝缘层，空腔10为凹型空腔。
[0023]如图3所示，第一栅极电阻1
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2的两端分别设有第五电阻连接点5
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5和第六电阻连接点5
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6；第二栅极电阻1
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1的两端分别设有第三电阻连接点5
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3和第四电阻连接点5
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4；第三栅极电阻1
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3的两端分别设有第一电阻连接点5
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1和第二电阻连接点5
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2；第四栅极电阻1
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4的两端分别设有第七电阻连接点5
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7和第八电阻连接点5
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8；第一PNP三极管2
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1的基极
设有第一基极连接点3
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3，集电极设有第一集电极连接点3
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1，发射极设有第一发射极连接点3
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2；第二PNP三极管2
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2的基极设有第二基极连接点4
‑
3，集电极设有第二集电极连接点4
‑
1，发射极设有第二发射极连接点4
‑
2。
[0024]本技术具有高灵敏度的压敏电阻及与其配套的梁
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高空微压探测的压力传感器，其特征在于，包括：电源VCC、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管P1、三极管P2、梁
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岛应力增强结构（14）、绝缘层（9）、衬底（8）和基底（7）；三极管P1的基极通过电阻R1连接电源VCC，三极管P1的集电极通过电阻R2连接电源VCC，三极管P1的发射极接地；三极管P2的集电极通过电阻R3连接电源VCC，三极管P2的基极通过电阻R4连接电源VCC，三极管P2的发射极接地；所述梁
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岛应力增强结构（14）设有四个梁和一个岛体结构，四个梁分别与岛体结构连接，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4分别设于四个梁上，绝缘层（9）设于梁
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岛应力增强结构（14）的底部，三极管P1和三极管P2设于绝缘层（9）上，三极管P1和三极管P2分布于梁
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岛应力增强结构（14）的两侧，绝缘层（9）底部连接衬底（8），衬底（8）内部设有空腔（10），衬底（8）的底部连接基底（7）。2.根据权利要求1所述的一种用于高空微压探测的压力传感器，其特征在于：电阻R1为第一栅极电阻（1
‑
2）；电阻R2为第二栅极电阻（1
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1）；电阻R3为第三栅极电阻（1
‑
3）；电阻R4为第四栅极电阻（1
‑
4）。3.根据权利要求1所述的一种用于高空微压探测的压力传感器，其特征在于：三极管P1为第一PNP三极管（2
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1），三极管P2为第二PNP三极管（2
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2）。4.根据权利要求1所述的一种用于高空微压探测的压力传感器，其特征在于：基底（7）为玻璃基底。5.根据权利要求1所述的一种用于高空微压探测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈美意，张加宏，顾芳，王超，李玲，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：