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压力传感器的基底材料有哪些,测量的误差是什么原因导致的?

来源:南京爱尔传感 发布时间:2020-07-22 11:51 浏览量:

  关键词:压力传感器
  
  压力传感器是我们生活中经常需要使用到的一个测量仪器,那么大家知道制作该仪器的基底材料有哪些吗?基底材料主要分为硅基材料和非硅基材料这两种,其中硅基器件的加工工艺由于其与现有集成电路加工工艺的兼容性目前得到广泛的应用。另外,我们都知道在进行压力传感器的测量时都会存在一些误差,那么大家知道这些误差都是什么原因导致的吗?其中偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差这四种误差是无法避免的,这是为什么呢?下面是小编为大家整理的详细介绍,一起来看看吧。
  

压力传感器的基底材料:

  
  基底材料是制造压力传感器的基础,不同的基底材料的选择不但影响了压力传感器的性能,也决定了器件制备过程中的工艺选择,目前进行压力传感器加工的基底材料主要分为硅基材料和非硅基材料,其中硅基器件的加工工艺由于其与现有集成电路加工工艺的兼容性目前得到广泛的应用。
  
  硅基材料类型主要分为包括多晶硅、单晶硅、非晶硅的硅材料,包括SOI和SOG的绝缘体上硅,新兴的碳化硅半导体材料。
  
  早期的压力传感器是基于常规压力器件的材料铜作为基底材料进行制造,进入90年代以后,以常规硅材料例如非晶硅、单晶硅、多晶硅等作为基底材料进行器件制造由于具有硅集成电路加工的基础,成为了器件加工和产业化的主流工艺,但由于器件相对于集成电路在器件性能和尺寸方面具有更高要求。
  
  为了改善在制造不同类型和应用的S器件常规硅基底材料在结构和性能方面的不足,基于对于常规硅基基底材料的改进,西门子公司提出了使用SOI基底制造压力传感器,斯坦福大学提出了可以使用整块碳化硅作为基底制造压力传感器。
  
  此后由于硅基材料制备器件集成产业化的需求,基于基底材料制造完整的传感器结构和配套ASIC系统以实现完整的集成压力传感系统的需求,荷兰NX公司提出了使用SOI基底制作MEMS传感器和电路结构集成系统,公司提出了使用碳化硅基底制作MEMS传感器和电路结构集成系统。
  

造成压力传感器测量误差的原因:

  
  在选择压力传感器的时候我们要考虑他的综合精度,而压力传感器的精度受哪些方面的影响呢?其实造成传感器误差的因素有很多,下面我们注意说四个无法避免的误差,这是传感器的初始误差。
  
  1、偏移量误差:由于压力传感器在整个压力范围内垂直偏移保持恒定,因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。
  
  2、灵敏度误差:产生误差大小与压力成正比。如果设备的灵敏度高于典型值,灵敏度误差将是压力的递增函数。如果灵敏度低于典型值,那么灵敏度误差将是压力的递减函数。该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
  
  3、线性误差:这是一个对压力传感器初始误差影响较小的因素,该误差的产生原因在于硅片的物理非线性,但对于带放大器的传感器,还应包括放大器的非线性。线性误差曲线可以是凹形曲线,也可以是凸形曲线称重传感器。
  
  4、滞后误差:在大多数情形中,压力传感器的滞后误差完全可以忽略不计,因为硅片具有很高的机械刚度。一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。
  
  综上所述,压力传感器的这个四个误差是无法避免的,我们只能选择高精度的生产设备,利用高新技术来降低这些误差,还可以在出厂的时候进行一定的误差校准,尽可能来降低误差以满足客户的需要。

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