本公开涉及包括压力传感器的传感器。在一些情况中，压力传感器可以包括隔膜(20)或膜片(20)，以桥(30)配置彼此连接并位于隔膜(20)上的多个传感元件，以及与桥(30)配置的输出耦合并具有输出的放大器(14)，其中膜片(20)，传感元件和放大器(14)可以形成在单个衬底(18)上，或与衬底集成形成，或两者。在一个例子中，压力传感器可以感测施加至传感器的特定范围的压力，和/或可以包括用于放大桥(30)的输出的、具有可选择增益的放大器(14)。
【技术实现步骤摘要】
本公开一般地涉及传感器，并且更具体地涉及压力传感器。
技术介绍
传感器当今普遍用于感测环境参数，比如温度，湿度，压力，流量，热导率，气体浓度，光，磁场，电场以及很多其它环境参数。这样的传感器被用于广泛多样的应用，例如包括医学应用，飞行控制应用，工业过程应用，燃烧控制应用，天气监控应用，水计量应用，以及很多其它应用。
技术实现思路
本公开致力于制造电响应传感器的几种可替代的设计，材料和方法。尽管已知存在传感器，但仍存在对这样的传感器进行改进的需要。因此，本公开的一个说明性方面包括一种压力传感器，该压力传感器具有隔膜(membrane),具有输出的两个或更多个传感元件，以及接收来自传感元件的输入和具有它自己的输出的放大器，其中隔膜，传感元件和放大器可以被设置在衬底上。隔膜可以是膜片(diaphragm),其中该膜片能够响应与其紧密接触的介质而弯曲。两个或更多个传感元件可以设置在隔膜上，并且可以具有随膜片弯曲的程度而改变的特性。例如，传感元件可以是被布置以形成传感桥(例如Wheatstone桥)的压电电阻，该传感桥具有与通过紧密接触膜片的介质引起的膜片上的压力成比例或以其它方式相关的输出。在一个例子中，放大器可以具有与传感桥的输出成比例或以其它方式相关的输出。此外，放大器的输出可以具有跨度，其中该跨度可以是最小输出值和最大输出值之间的差。在例子中，放大器的输出跨度可以至少大于隔膜的灵敏度的两倍。在一些实例中，压力传感器的隔膜可以具有它工作在其中的输入压力范围，其中输入压力可以源于紧密接触该隔膜的介质。该输入压力范围可以引起放大器的输出在它的最小输出值和它的最大输出值之间运行和保持。输入压力范围和放大器的输出值跨度之间的关系可以是放大器的输出具有小于与将最小输出值连接到最大输出值的直线之间的特定百分比偏差的基于端子的线性(Terminal Based Linearity) (TBL)。在一些情况中，隔膜或膜片可被配置成经受得住跨负破裂压力和正破裂压力之间的输入压力范围而紧密接触隔膜或膜片的介质。接收来自与膜片相连的传感桥的输入的放大器可以具有对应于不超过隔膜或膜片上的输入压力范围的特定百分比的输出范围。在一些进一步的实例中，压力传感器可以通过接收电源电压来工作，并且响应施加至或不施加至膜片的压力，放大器可以输出输出信号。例如，放大器可以输出与电源电压的幅度成比例的共模信号，以及在特定限定范围内的最大差分输出，或者放大器可以具有其它期望的输出特性或值或两者。前面的概述被提供来帮助理解只有本公开才有的一些创新特征，并且不打算是全部的说明。通过作为一个整体考虑整个说明书，权利要求书，附图和摘要可以获得本公开的全部理解。附图说明考虑结合附图的本公开的各个说明性实施例的下面的详细描述可以更完全地理解本公开，其中图I是依据本公开的一个方面的说明性传感模组(die)放大器组合的示意图；图2是依据本公开的一个方面的说明性传感模组放大器组合的示意性横截面图； 图3是依据本公开的一个方面的传感模组的差分输出跨度的说明性曲线图；图4是依据本公开的一个方面的传感模组的说明性电路的示意图；图5是依据本公开的一个方面的具有传感桥，微调桥和放大器电路的说明性传感模组放大器组合的示意图；图6A和6B是依据本公开的一个方面的其中存在放大器选择的说明性传感模组放大器组合的示意图；图7是依据本公开的一个方面的其中可以通过控制电阻值来选择放大器增益的说明性传感模组放大器的一部分的示意图；图8是依据本公开的一个方面的用于说明性传感模组放大器组合的制备处理的处理步骤的流程图；图9是依据本公开的一个方面的说明性传感桥和电并联微调桥的示意图；以及 图10是依据本公开的一个方面的说明性膜片和衬底的横截面图。虽然本公开经得起各种修改和替代形式，通过附图中的例子已经示出其细节，并将详细描述。然而应当理解，不打算将要求保护的公开限制为所描述的特定实施例。相反，打算覆盖落入本公开的精神和范围中的全部修改，等效和替代。具体实施例方式参照附图阅读下面的描述，其中类似的附图标记表示贯穿几幅图的类似元件。说明书和附图示出了试图说明本公开的几个实施例。参照附图，并在一个说明性的实施例中，传感模组(sense die)放大器组合或压力传感器装置10可以具有传感模组12和放大器14，其中传感模组12可以包括隔膜或膜片20(术语“隔膜”和“膜片”在这里可以互换使用)和(一个或多个)电阻16，所述隔膜或膜片和电阻都位于衬底18上，或者与衬底18 —起形成，如图I和2中所示。在一些实例中，可以在膜片20上形成电阻16(例如压电电阻)，并被按照使它们的电阻可以响应膜片20的弯曲而改变的方式配置。连接起来以形成电路的膜片20和压电电阻16的组合通常可以被认为是形成于衬底18上，或与衬底18集成的传感模组12。在一些情况中，放大器14(例如集成差分放大器或不同种类的放大器)可以在邻近或靠近传感模组12的衬底18上制备，并且可以具有耦合至电路22的输出的输入，其中放大器14可以通过电连接或者耦合24 (例如有线连接或无线连接)或通过能够传输来自电路22的输出至放大器14的现有技术已知的任何其他耦合技术而耦合至电路22。在类似或不同的连接中，来自放大器14的输出可以通过电连接28 (例如有线连接或无线连接)或通过能够传输来自放大器14的信号至外部系统26的现有技术已知的任何其他连接或耦合技术连接或耦合至(一个或多个)外部系统26。外部系统26可以是能够利用来自放大器14的信号的任何系统；例如外部系统26可以是专用标准部件(Application Specific Standard Part (ASSP))或专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit (ASIC))或其他有能力的系统或部件，如期望的。通常，装置10可以通过接收电源电压Ncc的电路22来工作，并且响应施加至膜片20或不施加至膜片20的压力，传感模组12可以输出电压至放大器14，其中输出电压的值与通过所感侧的介质施加至膜片20的压力成比例或通过其它方式与该压力相关。在一些情况中，放大器14可以是差分放大器，并且可以输出与电源电压Vcc的幅度(例如电源电压 Vcc的大约一半)成比例的共模信号以及输出在特定限定范围内的最大差分输出。膜片在工作中，并且当压力被施加至膜片20或紧密接触膜片20时，膜片或隔膜20可以相对于静止位置(rest position)偏转，并与紧密接触其的施加压力成比例或以其它方式相关。隔膜或膜片20可以被配置成能够经受得住跨横跨负破裂压力和正破裂压力的输入压力范围而与其紧密接触的介质，其中破裂压力通常可被限定为系统预期失效时的压力。响应施加的压力，膜片20可以相对于向其施加的每单位压力的静止位置具有最大量的偏转。隔膜或膜片20的最大偏转的说明性例子可以包括小于Γ’Η20处的10. O微米，小于I”H2O处的2. O微米，小于I”H2O处的I. O微米，小于I”H2O处的O. I微米或其他最大偏转值。响应所述偏转，膜片20的配置可以是当与膜片20的背侧20b相比有更大的输入压力施加至第一侧20a时，传感模组12的输出可以是正输出信号，并且可以导致来自放大本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2010.11.24 US 61/417119;2011.08.02 US 13/1967431.一种压力传感器，包括 隔膜(20)，具有小于4. OmV/V/1” H2O的灵敏度； 连接成桥(30)配置以形成Wheatstone桥(30)的、隔膜(20)上的两个或更多个传感元件，其中Wheatstone桥(30)具有输出；以及 具有耦合至Wheatstone桥(30)的输出的输入的放大器(14)，所述放大器(14)也具有输出，其中所述放大器(14)的输出具有大于所述灵敏度的两倍的跨度(mV/V/l”H20)。2.依据权利要求I的压力传感器，其中所述放大器(14)的跨度大于2.OmV/V/1” H20。3.依据权利要求I的压力传感器，其中所述放大器(14)的跨度大于4.OmV/V/1” H20。4.依据权利要求I的压力传感器，其中所述放大器(14)的输出具有最小输出值和最大输出值，并且其中所述压力传感器具有引起放大器(14)的输出在最小输出值和最大输出值之间运行的输入压力范围(I)，并且其中放大器(14)的输出具有小于从最小输出值至最大输出值的0. I %的基于端子的线性(TBL)。5.依据权利要求I的压力传感器，其中当与隔膜(20)的背侧相比有更大的输入压力被施加至隔膜(20)的前侧时，放大器(14)的输出生成正输出信号，并且当与隔膜(20)的前侧相比有更大的输入压力被施加至隔膜(20)的背侧时，放大器(14)的输出生成负输出信号，其中针对给定的绝对输入压力的正输出信号和负输出信号之间的最大偏差小于0. 5%。6.一种压力传感器，包括 膜片(20)，具有响应紧密接触膜片的介质而弯曲的部分，其中膜片(20)的所述部分弯曲的程度随介质冲击处的输入压力而改变，膜片(20)的所述部分被配置成经受得住跨负破裂压力和正破裂压力之间的输入压力范围而紧密接触所述膜片的介质； 相对于膜片(20)固定的一个或多个传感器兀件,所述一个或多个传感器兀件具有随膜片(20)弯曲的程度而改变的特性；以及 具有输入和输出的放大器(14)，所述放大器被布置在与膜片(20)相连的衬底(18)上，其中放大器(14)的输入感测所述一个或多个传感器元件的特性变化，并且放大器(14)的输出被配置成具有对应于不超过输入压力范围的I%的全范围。7.—种压力传感器,包括 硅衬底(18)； 包括传感元件的传感膜片(20)，所述传感元件用于将施加的输入压力转换成具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·斯图尔特，A·布拉德利，L·里克斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：
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