[發明專利]一種半導體壓力傳感器及其壓力測量方法

有效

• 申請號: 201811366142.4
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109282923B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 黃曉東;何欣怡;李帆
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01L9/08;G01L19/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種半導體壓力傳感器，其特征在于，所述半導體壓力傳感器包括頂柵型場效應晶體管、電致變色器件、第一開關、第二開關、恒定電源，所述頂柵型場效應晶體管包括第二襯底，所述頂柵型場效應晶體管設置在所述第二襯底上表面，所述第二襯底的下表面相對于所述頂柵型場效應晶體管的位置設置有凹槽；以及，所述頂柵型場效應晶體管還包括對稱設置在第二襯底的兩相對側的源極和漏極、設置在所述第二襯底上方并覆蓋所述源極和所述漏極的半導體層、設置在所述半導體層上的柵氧化層、以及設置在所述柵氧化層上方且在所述凹槽的正上方的壓電層，所述壓電層的兩外側端部邊緣與所述源極和/或所述漏極的內側端部邊緣對齊；和/或所述壓電層的兩外側端部邊緣與所述源極和/或所述漏極的內側端部邊緣部分交疊；其中，所述頂柵型場效應晶體管的源極通過第一開關與所述電致變色器件的工作電極相連，所述頂柵型場效應晶體管的漏極連接電源線，所述電致變色器件的對電極接地；所述第二開關連接所述恒定電源的負極與所述第一開關，且所述第二開關、所述恒定電源所在旁路與所述電致變色器件相并聯。

2.根據權利要求1所述的半導體壓力傳感器，其特征在于，還包括第一襯底，所述第一襯底與所述第二襯底相貼合以密封所述凹槽。

3.根據權利要求1所述的半導體壓力傳感器，其特征在于，所述壓電層的兩外側端部與所述源極或所述漏極的內側端部的交疊區域長度為5μm-50μm。

4.根據權利要求1所述的半導體壓力傳感器，其特征在于，所述頂柵型場效應晶體管的溝道半導體層為單晶硅、多晶硅、非晶硅、氧化鋅、銦鎵鋅氧化物、酞菁銅或并五苯；和/或所述壓電層為石英、鋯鈦酸鉛、氧化鋅、氮化鋁或聚偏氟乙烯。

5.一種半導體壓力傳感器的壓力測量方法，其特征在于，采用權利要求1至4任一項所述的半導體壓力傳感器；所述壓力測量方法包括：

重置階段，所述第一開關斷開，所述第二開關閉合，此時在恒定電源的作用下，所述電致變色層的顏色被重置到初始狀態；

顯示階段，所述第一開關閉合，所述第二開關斷開，根據所述電致變色層的顏色指示當前環境的壓力。

6.根據權利要求5所述的壓力測量方法，其特征在于，所述重置階段的持續時間不小于所述電致變色層反應達到飽和所需的時間，所述持續時間為1s-100s。

7.根據權利要求5所述的壓力測量方法，其特征在于，所述顯示階段的持續時間不小于所述電致變色層反應達到飽和所需的時間，所述持續時間為1s-100s。