智能压力传感器的六种压阻式概述

概述

普遍应用的智能压力传感器分为压阻式和电容式两大类。

压阻式压力传感器根据工艺技术不同分为：①金属应变式；②玻璃微熔式；③扩散硅；④陶瓷压阻；⑤溅射薄膜式。

陶瓷电容式根据工艺要求和量程不同在电极的形状和电极表面的处理上略有不同。根据应用可大致分三类：

①32mm直径大膜片。（应用于工业现场的监控）

②21mm直径小膜片。（应用于发动机机油压力检测）

③16X16mm方形膜片。（应用于汽车空调压力检测）

１：概述-应变片式

金属应变片（计）典型制造商：威世，中航电测。应变技术是历史最为悠久的传感器技术。在各种压力传感器应用中也是最早的。技术成熟，广泛被中小企业所采用。主要应用于中高压力（20Bar－1000Bar）和超高压（1000Bar以上）的测量。

在称重传感器上应用应变计很多，应变计具有温漂小的优点。同时灵敏度小（一般2mV/V）和桥路阻值小，使其应用于压力变送器尤其是4-20mA输出的二线制变送器在电路设计上往往比较困难，对电路的要求比较高。随着数字电路技术的发展这个问题已经基本得到妥善解决。各大数字压力变送IC 厂商都已提供了较好的解决方案电路。另外要提到的是国内很多企业对应变计贴片工艺研究不够深入，工艺上存在不足，造成应变传感器零点漂移，长期稳定性不好以及抗过载能力不足。这点英国Schaevitz公司的应变传感器技术非常优秀。

２：概述-玻璃微熔式

玻璃微熔技术由美国MSI公司于上个世纪90年代早期研发成功并开始批量生产。90年代中晚期被美国TI公司应用于汽车工业。主要用于汽车EBD系统。近几年开始应用于缸内直喷技术的发动机上。测量压力范围7Bar-700Bar。有良好的可批量生产性，硅应变计的生产技术现为国外公司所掌握。国内目前有公司已在研发和小批量生产，产品的可靠性有待确认。也有少数公司开始生产微熔压力传感器。

半导体硅片的温度特性比较差，通常大于10%FS/100度，必须进行温度补偿，补偿方式通常有模拟补偿和数字补偿两种方式。

３：概述-扩散硅式

扩散硅技术是随着上个世纪后期半导体微机电技术和其它材料及辅助生产技术的日益成熟渐渐发展起来的一种传感器技术。同样有良好的可批量生产性，但制造成本相对较高，设备投入相对较大，工艺流程相对较长。测量压力范围10Kpa -700Bar.国内主要制造商宝鸡麦克、恒通、南京高华等。目前较少应用于汽车行业，多用于工业领域。但近年美国精量电子已开发出应用与汽车领域的低成本扩散硅充油压力变送器。

另外要提出的是国内各个厂家目前使用的扩散硅精元多是从国外进口的，这也是国产扩散硅压力传感器成本居高的一个主要原因。

４：概述-陶瓷压阻式

陶瓷压阻技术也成熟与上个世纪末期，陶瓷本身的刚性决定了它非常合适做传感器膜片材料，加之镣系电阻材料延展特性与之配合是一种理想的传感器技术选着。目前国内外有众多的公司生产。但在陶瓷材料烧结和镣系电阻材料以及其他辅助材料和工艺上国内公司和国外公司还是有很大的差距的。压力测量范围1Bar-700Bar，但不合适测量冲击性高压。陶瓷压阻传感器以metallux公司的产品性能最为优秀。

同样有批量生产性，通用公司有应用于汽车机油压力测量领域。在50Bar以内压力测量较为广泛。成本相对较低。

５：概述-溅射薄膜式

溅射薄膜技术是上个世纪末随着溅射技术的成熟而发展起来的新型技术。可以理解为应变计技术借助新技术的发展。测量压力范围5Bar-1000Bar。目前以英国SENSTRONICS公司的溅射薄膜技术发展的最为成熟。国内有少数研究所已经掌握了该技术，但是生产性价比无法与外国公司相比。如：SENSTRONICS压力传感器芯体的价格为10USD，北京某压力研究所压力传感器600RMB。