在生活的各個領域中壓力都是一個關鍵參數(shù)。壓力傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器等。但應用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導體電阻應變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的，具有較高的測量精度、較低的功耗，極低的成本?；菟诡D電橋的壓阻式傳感器，如無壓力變化，其輸出為零，幾乎不耗電。

MEMS硅壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形的應力杯硅薄膜內(nèi)壁，采用MEMS技術直接將四個高精密半導體應變片刻制在其表面應力最大處，組成惠斯頓測量電橋，作為力電變換測量電路，將壓力這個物理量直接變換成電量，其測量精度能達0.01%~0.03%FS。硅壓阻式壓力傳感器結構如下，上下二層是玻璃體，中間是硅片，硅片中部做成一應力杯，其應力硅薄膜上部有一真空腔，使之成為一個典型的絕壓壓力傳感器。應力硅薄膜與真空腔接觸這一面經(jīng)光刻生成電阻應變片電橋電路。當外面的壓力經(jīng)引壓腔進入傳感器應力杯中，應力硅薄膜會因受外力作用而微微向上鼓起，發(fā)生彈性變形，四個電阻應變片因此而發(fā)生電阻變化，破壞原先的惠斯頓電橋電路平衡，產(chǎn)生電橋輸出與壓力成正比的電壓信號。

由于硅材料對溫度較為敏感、力敏電阻的不匹配及其漏電流的影響會產(chǎn)生零點漂移現(xiàn)象、導致靈敏度降低，是MEMS 壓阻式壓力傳感器實用化過程中的關鍵制約因素。針對溫度影響因素，可采用硬件補償和算法補償?shù)姆绞?。硬件補償主要是通過增加熱敏電阻、調(diào)平電阻等方式使得惠更斯電橋在無外界壓力時輸出為零，有效抑制或者消除零點漂移。算法補償主要根據(jù)現(xiàn)有硬件條件，在對傳感器實驗基礎上，對輸出進行二次修正，以抑制或者消除由于溫度變化產(chǎn)生的零點漂移。常用的算法包括最小二乘法擬合直線補償法、曲線擬合補償法，以及出現(xiàn)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的補償方法。

硅壓阻式壓力傳感器都由3個基本部分組成(圖2)：①基體，直接承受被測應力;②波紋膜片，將被測應力傳遞到芯片;③芯片，檢測被測應力。芯片是在硅彈性膜片上，用半導體制造技術在確定晶向制作相同的4個感壓電阻，將他們連成惠斯通電橋構成了基本的壓力敏感元件。

膜片即是力敏電阻的襯底，又是外加應力的承受體，所以是壓力傳感元件的核心部分。在硅膜片上的背面要用機械或化學腐蝕的方法加工成中間很薄的凹狀，稱為硅杯，在它的正面制作壓阻全橋。如果硅杯是圓形的凹坑，就稱為圓形膜片。膜片還有方形、矩形等多種形式。當存在外加應力時，膜片上各處受到的應力是不同的。4個橋臂電阻在模板上的位置與方向設置要根據(jù)晶向和應力來決定。

膜片的設計和制作決定了傳感器的性能及量程。舉例一種充油封裝結構，在傳感器的波紋膜片及芯片之間填充了硅油，這種結構的壓力傳感器已相當成熟。量程為0～100kPa至0～60MPa，工作溫度為-55℃～125℃，精度為0.5%～0.1%;能夠?qū)崿F(xiàn)表壓、絕壓測量。

壓力科普：

壓力傳感器的類型

一般來說，工業(yè)應用中最常用的壓力傳感器有三種：表壓、絕壓和差壓。

表壓

表壓參考大氣壓或環(huán)境壓力的測量值，通常為 14.7 PSI 或 1013.25 mb?！罢眽毫κ歉哂诃h(huán)境的壓力，“負”壓力是低于環(huán)境的壓力。表壓在長時間測量壓力的應用中最有用，幾乎不需要額外校準。

絕對壓力

這種類型的壓力是在絕對真空下測量的。完全真空的絕對壓力為零 PSI。絕對壓力傳感器在必須檢測低于大氣壓的壓力的應用中非常有用。例如，高度計是一種絕對壓力傳感器，用于檢測海平面以上或以下的高度。

差壓

這種壓力類型是測量壓力和第二個參考壓力之間的差值。參考壓力可以是大氣壓力(表壓)或可以高于或低于被測量壓力的其他壓力。差壓傳感器在測量流量時特別有用。