[發明專利]具有基于JFET的橋接電路的壓阻式轉換器和壓阻式壓力傳感器

有效

• 申請號: 201910085137.4
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN110095222B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: P·M·霍爾姆
• 申請（專利權）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: G01L7/08
• 分類號: G01L7/08;G01L9/06
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 秦晨

本發明涉及具有基于JFET的橋接電路的壓阻式轉換器。在實施例中一種壓阻式轉換器包括具有經受施加的力的機械結構的襯底。至少部分形成在所述機械結構上的橋接電路包括第一半和第二半。所述橋接電路的所述第一半具有串聯聯接的第一結場效應晶體管(JFET)和第一壓電電阻器，并且所述橋接電路的所述第二半具有串聯聯接的第二JFET和第二壓電電阻器。所述壓阻式轉換器可為壓阻式壓力傳感器，所述機械結構可為膜片，并且所述施加的力可為施加的壓力。

技術領域

本發明大體上涉及壓阻式轉換器。更具體來說，本發明涉及具有基于JFET的橋接電路的壓阻式轉換器。

背景技術

壓力傳感器用于各種應用中，包括例如，商業、汽車、航空、工業和醫療應用。一種類型的壓力傳感器為壓阻式壓力傳感器。壓阻式壓力傳感器通常包括壓敏膜片，在該壓敏膜片上形成了具有多個壓電電阻器的壓阻式橋接電路。壓電電阻器通常放置在膜片的邊緣附近，在該邊緣處在外部壓力下應力變化高。因此，施加在膜片上的外部壓力引起膜片彎折或彎曲，這影響壓電電阻器的電阻。電阻的變化可通過電子電路檢測，該電子電路輸出表示施加的壓力的電信號。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種壓阻式轉換器，包含：

具有經受施加的力的機械結構的襯底；和

至少部分形成在所述機械結構上的橋接電路，所述橋接電路包括第一半和第二半，所述橋接電路的所述第一半具有串聯聯接的第一結場效應晶體管(JFET)和第一壓電電阻器，并且所述橋接電路的所述第二半具有串聯聯接的第二JFET和第二壓電電阻器。

在一個或多個實施例中，所述橋接電路的所述第一半與所述橋接電路的所述第二半并聯聯接，使得在所述第一和第二JFET之間的第一節點形成第一輸入端子，在所述第一和第二壓電電阻器之間的第二節點形成第二輸入端子，在所述第一JFET和所述第一壓電電阻器之間的第三節點形成第一輸出端子，并且在所述第二JFET和所述第二壓電電阻器之間的第四節點形成第二輸出端子。

在一個或多個實施例中，所述第一和第二JFET中的每個包含：

與所述第三和第四節點中的對應一個節點聯接的源極；

與所述第一節點聯接的漏極；和

聯接到柵極電壓元件的柵極。

在一個或多個實施例中，所述第一和第二輸入端子聯接到源極電壓元件，并且所述第一和第二輸出端子提供指示所述施加的力的在所述第一和第二輸出端子兩端的輸出電壓。

在一個或多個實施例中，所述第一JFET為第一金屬半導體場效應晶體管(MESFET)；并且

所述第二JFET為第二MESFET。

在一個或多個實施例中，所述第一和第二MESFET被配置成在飽和模式中操作。

在一個或多個實施例中，響應于所述施加的力，在所述第一和第二JFET中的每個中的電流與所述第一和第二JFET的溝道遷移率的變化成比例地改變，所述溝道遷移率響應于所述第一和第二JFET對所述施加的力的第一壓阻式響應；并且

響應于所述施加的力，所述第一和第二壓電電阻器的第二壓阻式響應與所述第一和第二壓電電阻器的電阻器遷移率的變化成比例地改變。

在一個或多個實施例中，所述襯底包含硅、鍺、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)中的至少一種。

在一個或多個實施例中，所述第一和第二JFET中的每個包含形成在所述襯底上的源極、漏極和柵極，其中在沒有介入壓電材料層的情況下，所述柵極在所述襯底的表面上形成。

在一個或多個實施例中，所述壓阻式轉換器包含壓力傳感器，所述機械結構包含膜片，并且所述施加的力為施加的壓力。