[發明專利]一種絕壓式MEMS壓阻傳感器及其自測試方法

在審

• 申請號: 202011620944.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114689225A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 朱曼紅;李佳;王瑋冰;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04;G01L25/00;G01L27/00;B81B7/02
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

1.一種絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，包括：金屬導線模組、壓阻傳感模組、第一磁場發生裝置、第二磁場發生裝置和信號處理電路；

所述壓阻傳感模組包括：疊放設置的保護層、薄膜層、硅襯底層和玻璃層；所述硅襯底層中設置有空腔結構；所述薄膜層靠近所述保護層的一側設有壓阻條；所述保護層遠離所述薄膜層的一側設有金屬電極；所述金屬電極與所述壓阻條電連接；

所述金屬導線模組設置在所述保護層遠離所述薄膜層的一側；

所述第一磁場發生裝置和所述第二磁場發生裝置均設置在所述壓阻傳感模組周圍，以共同為所述壓阻傳感模組提供靜態磁場；

所述信號處理電路的信號輸入端連接所述壓阻傳感模組的信號輸出端；所述信號處理電路分別供電連接所述金屬導線模組和所述壓阻傳感模組。

2.根據權利要求1所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述金屬導線模組包括：第一條形金屬電極、第二條形金屬電極和至少二根金屬導線；

所述至少二根金屬導線并聯在所述第一條形金屬電極和所述第二條形金屬電極之間；

所述信號處理電路供電連接所述第一條形金屬電極；所述第二條形金屬電極接地。

3.根據權利要求2所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述至少二根金屬導線均平行于所述保護層設置。

4.根據權利要求3所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述金屬導線的橫截面形狀為矩形。

5.根據權利要求2至4任一所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述金屬導線的長度與截面積的比值大于設定數值。

6.根據權利要求1所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述第一磁場發生裝置為第一螺線管，所述第二磁場發生裝置為第二螺線管；

所述第一磁場發生裝置和所述第二磁場發生裝置均設置在所述玻璃層遠離所述硅襯底層的一側；其中，所述第一磁場發生裝置和所述第二磁場發生裝置在靠近所述玻璃層一側的磁極的極性相反；

所述信號處理電路分別供電連接所述第一螺線管和所述第二螺線管。

7.根據權利要求1所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述第一磁場發生裝置為第一單體磁鐵，所述第二磁場發生裝置為第二單體磁鐵。

8.根據權利要求1所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述第一磁場發生裝置為U型磁鐵的第一磁極，所述第二磁場發生裝置為所述U型磁鐵的第二磁極。

9.根據權利要求6所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器，其特征在于，所述信號處理電路包括處理器、可控開關、數模轉換器、模數轉換器、溫度補償電路和差分放大器；

所述處理器的供電輸出端通過所述數模轉換器連接所述可控開關的第一開關輸入端；所述處理器的控制端連接所述可控開關的開關控制端；

所述可控開關的第一開關輸出端通過所述金屬導線模組接地；

所述可控開關的第二開關輸出端通過所述第一螺線管接地；所述可控開關的第三開關輸出端通過所述第二螺線管接地；

所述可控開關的第四開關輸出端連接惠斯通電橋的第一電橋輸入端；所述惠斯通電橋的第二電橋輸入端接地；所述惠斯通電橋的第一電橋輸出端通過所述溫度補償電路連接所述差分放大器的第一輸入端；所述惠斯通電橋的第二電橋輸出端連接所述差分放大器的第二輸入端；所述差分放大器的輸出端通過所述模數轉換器連接所述處理器的信號輸入端；其中，所述惠斯通電橋由所述壓阻條連接組成。

10.一種基于權利要求1至9任一所述的絕壓式MEMS壓阻傳感器的自測試方法，其特征在于，所述方法包括：

以至少兩組設定電壓向金屬導線模組供電，以使所述金屬導線模組朝向壓阻傳感模組產生至少兩組安培力；

獲取所述壓阻傳感模組在所述至少兩組安培力下輸出的至少兩組壓感信號；其中，所述壓感信號為代表所述壓阻傳感模組的電阻變化量的電壓值；

根據所述至少兩組壓感信號，計算所述壓阻傳感模組的靈敏度和線性度。