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微机械加工型智能传感器的主要性能特点

2019-10-2220

(1) 微型化和集成化

微机械传感器采用微米级的微机械加工技术,可以制造出微米尺寸的传感器敏感元件,这种器件易于集成,从而可形成一维或二维的传感器阵列,再加上一体化集成的大规模集成电路 ,最终器件的尺寸一般为毫米级。如有一种单片集成的压力传感器,其内部为一维集成的高分辩率压力传感器阵列,该器件在一片10 mmX10 mm的硅片上集成了1 024(32×32个硅敏感膜式压力传感单元,每个敏感单元的尺寸为50 μmX50 μm,并采用与IC兼容的标准CMOS工艺在同硅片上制作了信号处理电路 ,从而形成单片集成的压力传感器面阵,整个芯片共包括16 000个器件,制作工艺中使用了16个膜版。

(2)低能耗和低成本

微机械传感器采用一体化集成技术,具有低能耗的特点,其典型器件的能耗为μW一mW级。如上面所说的集成压力传感器阵列芯片,其供电电压为5V, 而整个芯片的总能耗仅仅50 wxW。另一方面 ,由于采用微机械加工工艺和半导体集成电路工艺 ,微机械传感器通常采用规模化生产和批量化生产方式,这将大大提高生产效率,降低了单个器件的成本。采用不同的测算方法可知:生产一个典型硅微机械加速度传感器的成本约在1~10美元之间。

(3) 高精度和长寿命

由于微机械传感器通常采用集成化形式,因此可使传感器的特性均匀,并且与其他元器件之间的配置协调,匹配良好,而不需要对其元件进行校正和调整,从而消除了传感器结构中的某些不可靠因素。例如,集成化缩短了器件间的引线长度,改善了传感器抗干扰能力和可靠性等等。这一切不仅使得该类传感器易于实现高精度,具有较长的工作寿命,而且还可以提高整个传感器系统的工作性能。

(4)动态性能好

由于微机械传感器具有微型化,质量小的特点,因此其响应速度快固有频率高 ,从而具有优异的动态性能。

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