濺射合金薄膜壓力傳感器廣泛用于惡劣環(huán)境下氣體、液體或蒸汽的壓力測量。通常的壓力傳感器是通過外串零點(diǎn)補(bǔ)償電阻、溫度補(bǔ)償電阻對傳感器進(jìn)行零點(diǎn)、溫漂的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法需增加手工絲繞電阻進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，給傳感器帶來了可靠性隱患，尤其是振動、沖擊要求高的測試環(huán)境。對低于-55℃、高于175℃的使用環(huán)境，外串電阻的補(bǔ)償方式不適應(yīng)。本補(bǔ)償方式，提高傳感器的補(bǔ)償可靠性，提高傳感器的補(bǔ)償溫度范圍。

為了解決上述技術(shù)問題，提供了一種在芯片上設(shè)計(jì)薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償、靈敏度補(bǔ)償?shù)姆椒?。具體設(shè)計(jì)是針對周邊固支平膜片，在平膜片最大壓應(yīng)變、最大拉應(yīng)變區(qū)各設(shè)計(jì)兩個(gè)應(yīng)變電阻，組成惠斯登全橋應(yīng)變電路，在平膜片的非應(yīng)變區(qū)設(shè)計(jì)一系列小薄膜補(bǔ)償電阻組合，對應(yīng)變電橋進(jìn)行初始的零點(diǎn)平衡；在平膜片的非應(yīng)變區(qū)設(shè)計(jì)鉑熱電阻，對橋路的正靈敏度漂移進(jìn)行補(bǔ)償。

通過設(shè)計(jì)，對合金薄膜電阻橋路進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償?shù)碾娮璨捎玫氖桥c組成橋路同一材質(zhì)、同一工藝、同一時(shí)間濺射成膜的合金電阻，通過對橋臂電阻串接小的薄膜補(bǔ)償電阻，可以使電橋達(dá)到初始平衡。這種補(bǔ)償方式形成了純合金電阻橋，這種應(yīng)變電路因本身的自補(bǔ)償性，不需要進(jìn)行零點(diǎn)溫漂補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了電橋電路的非補(bǔ)償性。

在平膜片上非應(yīng)變區(qū)濺射成鉑熱電阻，可以對薄膜電阻橋的正靈敏度溫漂進(jìn)行補(bǔ)償，減小測試的靈敏度溫漂。采用上述版圖設(shè)計(jì)的合金壓力傳感器，可以有效減小傳感器的溫度誤差，提高傳感器的補(bǔ)償溫度范圍達(dá)-196～250℃，傳感器在補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)的誤差≤0.02%FS/℃。取消外串電阻補(bǔ)償方式，有利于傳感器的小型化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少兩個(gè)手工絲繞電阻，可以提高傳感器的抗振性與可靠性。

濺射合金薄膜壓力傳感器帶電阻網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償?shù)陌鎴D具體實(shí)施

薄膜壓力傳感器的工作原理：通過對周邊固支的平膜片（金屬彈性體）進(jìn)行研磨、拋光，然后在其上濺射沉積絕緣膜、應(yīng)變電阻膜、保護(hù)膜，通過平膜片感受壓力產(chǎn)生形變，濺射在其上的合金薄膜電阻也相應(yīng)產(chǎn)生形變，電阻阻值發(fā)生改變，在膜片中心與邊緣的電阻阻值變化方向相反，通過組成全橋應(yīng)變電路，輸出一個(gè)與壓力值基本成線性的電信號。

薄膜壓力電阻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1．設(shè)計(jì)4個(gè)合金薄膜柵條電阻，電阻阻值設(shè)計(jì)為相同值，其中兩個(gè)分布在膜片中心最大壓應(yīng)變區(qū)，兩個(gè)分布在膜片邊緣最大拉應(yīng)變區(qū)，組成惠斯登全橋應(yīng)變電路。

2．考慮在相同工藝下，由于系統(tǒng)誤差和偶然誤差的影響，4個(gè)柵條電阻不可能完全一致，導(dǎo)致橋路不可能完全匹配。為了適當(dāng)調(diào)整柵條電阻的大小，在設(shè)計(jì)的每個(gè)柵條電阻尾端，增加設(shè)計(jì)了幾個(gè)小的薄膜電阻，提供給每個(gè)柵條電阻選擇。每個(gè)小的薄膜電阻的阻值各不相同，按一定比例設(shè)計(jì)，通過一系列小電阻的組合式選取，可以使電橋電路達(dá)到初始平衡。

3．在電橋的輸入端設(shè)計(jì)了兩個(gè)鉑熱電阻，沉積在平膜片的非應(yīng)變區(qū)。通過在橋路中串入鉑熱電阻，可以有效補(bǔ)償電阻橋的正的靈敏度溫漂。本文源自澤天傳感，版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請保留出處！