在安費(fèi)諾 NovaSensor諸多硅阻壓力傳感器中，PT1907（如圖-1[1]所示），這是一款基于NovaSensor SenStable®技術(shù)的絕壓傳感器。繼NovaSensor推出第一款基于背壓式傳感器P1905以來(lái)，背壓式結(jié)構(gòu)的壓力傳感器以其獨(dú)特的構(gòu)造，在保證產(chǎn)品的線性度、靈敏度、低遲滯及可靠性的前提下，給壓力傳感器提供了優(yōu)異的介質(zhì)兼容性，可在不使用常規(guī)凝膠，或者薄膜硅油隔離的情況下，傳感器可與被測(cè)負(fù)責(zé)氣液復(fù)雜介質(zhì)直接接觸，這給產(chǎn)品的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)的變革，從而產(chǎn)品在汽車(chē)變速箱液壓控制等應(yīng)用中被廣泛使用。

與一般的壓力傳感器相比，設(shè)計(jì)的改變并沒(méi)有改變產(chǎn)品的尺寸大小：

·PT1907-1:           1.9mm×1.9mm×1.6mm(有玻璃基座，集成溫感二極管)

·PT1907-2:           2.0mm×2.0mm×0.8mm(無(wú)玻璃基座，集成溫感二極管)

·P1905             :           1.93mm×1.93mm×1.64mm

·P883             :           2.1mm×2.1mm×2.0mm          

·P1602   :           1mm×1mm×0.6mm        

在測(cè)量差壓或者表壓時(shí)，有時(shí)候會(huì)將壓力傳感器敏感面的背面作為受力面。如果產(chǎn)品性能及工況允許，如很多款Nova表壓或者差壓型的傳感器或者硅片，雖然不推薦，有時(shí)也可以這樣使用，不過(guò)輸出信號(hào)是相反的。但是當(dāng)需要測(cè)量絕壓時(shí)，非背壓式的傳感器和綁定線就必須將受壓面直面測(cè)量介質(zhì)，如圖-2所示，其中藍(lán)色部分為真空腔體。

比較兩種構(gòu)造的絕對(duì)壓力傳感器使用方式：

·一般絕壓傳感器：由于綁定線及傳感器都處在被測(cè)量介質(zhì)這一面，對(duì)于一般性的氣體壓力測(cè)量，幾乎毫無(wú)例外地需要在綁定線及硅片上覆蓋凝膠，即傳遞壓力，又保護(hù)傳感器及綁定線；遇到或者腐蝕性氣體或者液體，則必須使用硅油加不銹鋼薄膜的方式進(jìn)行保護(hù)。

·背壓式絕壓傳感器：被測(cè)介質(zhì)不再直接接觸綁定線及傳感器敏感面，而是通向介質(zhì)的鈍面直接施壓。在鈍面是致密的氮化硅及氧化硅，可以與當(dāng)前絕大多數(shù)的介質(zhì)接觸而無(wú)不良的反應(yīng)。因此，通過(guò)封裝設(shè)計(jì)可以避免使用以上介質(zhì)隔離的方式而直接應(yīng)用于測(cè)量。實(shí)踐證明，該類(lèi)型的絕壓傳感器在汽車(chē)機(jī)油及液壓高溫復(fù)雜環(huán)境下完全可以勝任絕對(duì)壓力的測(cè)量。

PT1907內(nèi)部壓力部分的參數(shù)：

要在壓力檢測(cè)面上另加一個(gè)真空腔體結(jié)構(gòu)，而不對(duì)傳感器形成長(zhǎng)期穩(wěn)定性的應(yīng)力影響，需要克服難以想象的技術(shù)困難。安費(fèi)諾傳感器技術(shù)集團(tuán)（ASTG）旗下的NovaSensor利用其擅長(zhǎng)的硅熔鍵合（Silicon Fusion Bonding），深度反應(yīng)式離子蝕刻技術(shù)（DRIE）及獨(dú)有的SenStable®技術(shù)，加上優(yōu)異的設(shè)計(jì)，很好地解決了以上的難題。

表-1：PT1907壓力參數(shù)[1]

PT1907內(nèi)部測(cè)溫二極管部分的參數(shù)：

在硅阻壓力傳感器的應(yīng)用過(guò)程中，始終需要處理壓力校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。無(wú)論是單獨(dú)設(shè)計(jì)的信號(hào)處理電路，還是調(diào)理芯片，其內(nèi)部或者應(yīng)用電路中，都應(yīng)有一個(gè)溫度傳感器。

當(dāng)硅阻壓力傳感器，借助MEMS技術(shù)中與IC生產(chǎn)相近的工藝部分，把二極管集成在硅片傳感器之上后，與之前的獨(dú)立于壓力傳感器的溫度傳感器比較，集成溫度二極管的壓力產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：

·溫度參數(shù)更準(zhǔn)確無(wú)遲滯地反映壓力傳感器的實(shí)際溫度；

·無(wú)論對(duì)于產(chǎn)品壓力校準(zhǔn)還是實(shí)際應(yīng)用，具有更快的溫度響應(yīng)時(shí)間特性；

·提高了產(chǎn)品的測(cè)量響應(yīng)特性，避免因?yàn)閴毫π盘?hào)測(cè)量與溫度測(cè)量之間存在遲滯而導(dǎo)致的測(cè)量不準(zhǔn)；

·更方便可靠地利用二極管前向電壓與溫度之間的關(guān)系進(jìn)行測(cè)溫；

·省卻額外的測(cè)溫器件，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)空間；

PT1907就是這樣一款產(chǎn)品。內(nèi)部原理圖簡(jiǎn)化如圖-4（略去需與基底部分連接的焊盤(pán)）。二極管的極電流方程：

ID=Is×(eqVDnkT-1)                                                       (1)

令VT=kTq，由于VD?VT，所以：

VD≈n×kTqlnIDIs                                                       (2)

其中：

·ID為二極管極電流大小

·Is為反向飽和電流

·q為電子電量基本單位，VD為二極管兩極電

·k為波茲曼常數(shù)

·n為理想系數(shù)

·T為熱力學(xué)溫度，VT為熱點(diǎn)壓

一般分析實(shí)驗(yàn)都可獲悉，在一定溫度范圍內(nèi)，公式（2）中，當(dāng)二極管電流ID保持恒流作用下，二極管前向電壓值VD與當(dāng)前的溫度基本呈線性關(guān)系。

表-1：PT1907溫感二極管參數(shù)[1]

當(dāng)前測(cè)壓溫補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)傳感器的兩個(gè)方案：

（1）

獨(dú)立電路的信號(hào)放大處理

應(yīng)用中，測(cè)溫和測(cè)壓兩個(gè)電路分別進(jìn)行。當(dāng)然，測(cè)溫電路 (圖-5)中因?yàn)樵礃O電壓Vs已知，也可以單端處理Vd，且該電路可以通過(guò)調(diào)整共模電壓范圍再差分放大以期獲得更好的分辨率。其中，測(cè)溫二極管的兩極前向電壓VFT和場(chǎng)效應(yīng)管漏源極間電壓可以表示為：

Vds(T)=Vcc2-Vref-VFT-R1×Ir                                        (3)

Ir=Vref/R2                                                            (4)

（2）調(diào)理芯片（如ZDC31150）

該款產(chǎn)品的典型應(yīng)用：

·該系列產(chǎn)品適用于多個(gè)壓力溫度測(cè)量應(yīng)用領(lǐng)域：

·汽車(chē)各壓力控制系統(tǒng)，包括空調(diào)管路壓力傳感器

·工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)

·航空航天

·富挑戰(zhàn)性的氣液復(fù)雜介質(zhì)、溫度測(cè)量應(yīng)用

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