[發明專利]包括基板的傳感器

有效

• 申請號: 201380062165.5
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN104870960A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 斯蒂恩·穆勒伯格·馬贊
• 申請（專利權）人: 丹佛斯公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00;G01L9/04;G01L19/06;G01L1/22;G01L9/06;G01L1/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 汪洋

發明領域

本發明涉及一種傳感器(如壓力傳感器)，該傳感器包括基板，該基板上安排有多個測量電子器件，這些測量電子器件包括惠斯通電橋。

發明背景

基于壓阻式MEMS傳感器芯片的傳感器(如壓力傳送器)是已知的。例如，US6,933,582披露了一種半導體傳感器，該半導體傳感器包括：p型半導體基板，該p型半導體基板具有安置在該基板的一個表面上的n型半導體層以及安置在該n型半導體層中的p型擴散電阻器。第一電壓被施加到n型半導體層上，第二電壓被施加到基板上，第三電壓被施加到p型擴散電阻器上。該第一電壓高于該第二和第三電壓。因為形成了兩個耗盡層，所以傳感器確保穩定操作免遭漏電并且確保強噪聲保護。

US5,681,997披露了一種多晶壓力傳感器，該多晶壓力傳感器是通過將多個多晶硅壓敏電阻器沉積在多晶感測膜片上而形成。壓敏電阻器以惠斯通電橋構形進行安排。在操作過程中，交流差分信號被施加到惠斯通電橋的輸入端上。惠斯通電橋的輸出端子之間的測量電壓差用于檢測電壓敏電阻器中的不均衡，該不均衡與施加到傳感器上的壓力相對應。

發明描述

本發明的實施例的目標是提供一種以比現有技術傳感器更可靠的方式操作的傳感器。

本發明的實施例的進一步的目標是提供一種相對于現有技術傳感器電磁干擾(EMI)效應被降低的傳感器。

本發明的實施例的更進一步的目標是提供一種與現有技術傳感器相比隨著時間推移在高溫下具有增加的穩定性的傳感器。

根據第一方面，本發明提供了一種傳感器，該傳感器包括：

-一個n摻雜基板，

-多個測量電子器件，這些測量電子器件至少部分地被安排在該基板上，所述測量電子器件包括一個惠斯通電橋，

-一個場屏蔽，該場屏蔽被安排在該基板上，其方式為該場屏蔽覆蓋該惠斯通電橋，

-一個電源，該電源被安排成用于將電壓供應到該基板和這些測量電子器件上，其方式為：

-將一個準直流電壓供應到該惠斯通電橋上，并且

-將一個直流電壓供應到該基板上，所述直流電壓的電平高于或等于所述供應到該惠斯通電橋上的準直流電壓。

根據第二方面，本發明提供了一種傳感器，該傳感器包括：

-??一個p摻雜基板，

-??多個測量電子器件，這些測量電子器件至少部分地被安排在該基板上，所述測量電子器件包括一個惠斯通電橋，

-??一個場屏蔽，該場屏蔽被安排在基板上，其方式為該場屏蔽覆蓋該惠斯通電橋，

-??一個電源，該電源被安排成用于將電壓供應到該基板和這些測量電子器件上，其方式為：

-??將一個準直流電壓供應到該惠斯通電橋上，并且

-??將一個直流電壓供應到該基板上，所述直流電壓的電平低于或等于所述供應到該惠斯通電橋上的準直流電壓。

該傳感器包括基板。根據本發明的第一方面，該基板是n摻雜基板；并且根據本發明的第二方面，該基板是p摻雜基板。該基板可以例如由半導體材料制成，如硅、鍺、砷化鎵、碳化硅等。

該傳感器進一步包括多個測量電子器件，這些測量電子器件至少部分安排在該基板上。因此，所有測量電子器件可以被安排在該基板上。替代地，這些測量電子器件的某些零件或部件可以被安排在基板上，而這些測量電子器件的其他零件或部件可以被安排在傳感器的其他部分上，和/或被安排在傳感器的外部并且簡單地連接到測量電子器件的安排在基板上的零件或部件上。

這些測量電子器件包括惠斯通電橋。該惠斯通電橋優選地被安排在基板上。該惠斯通電橋提供由傳感器執行的實際測量。這將在以下進一步詳細描述。

該傳感器進一步包括一個場屏蔽，該場屏蔽被安排在基板上，其方式為該場屏蔽覆蓋該惠斯通電橋。由此，場屏蔽為惠斯通電橋提供屏蔽以免受外部電磁場影響，這些外部電磁場可能潛在地干擾借助惠斯通電橋執行的測量。場屏蔽優選地由如鋁等金屬制成。

最后，該傳感器包括一個電源，該電源被安排成用于將電壓供應到該基板和這些測量電子器件上，具體地供應到惠斯通電橋上。

該電源將準直流電壓供應到惠斯通電橋上。在本上下文中，術語‘準直流電壓’應當被解釋成是指電壓信號，該電壓信號在高電壓電平和低電壓電平之間交替地切換，其方式為當將低電壓電平供應到惠斯通電橋的一個節點上時，將高電壓電平供應到惠斯通電橋的另一個節點上，并且反之亦然。以特定的時間間隔，反轉電壓電平，這樣使得供應到一個節點上的電壓電平從高電平切換至低電平，而供應到另一節點上的電壓電平從低電平切換至高電平等。