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NovaSensor新推集成溫度和壓力背壓式絕壓傳感器- PT1907
來(lái)源：電子元件技術(shù)
瀏覽次數：254 發(fā)布時(shí)間：2020-03-27
繼NovaSensor推出第一款基于背壓式傳感器P1905以來(lái)，背壓式結構的壓力傳感器以其獨特的構造，在保證產(chǎn)品的線(xiàn)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?？稍诓皇褂贸Ｒ幠z，或者薄膜硅油隔離的情況下，傳感器可與被測負責氣液復雜介質(zhì)直接接觸。這給產(chǎn)品的封裝結構設計帶來(lái)了變革，從而產(chǎn)品在汽車(chē)變速箱液壓控制等應用中被廣泛使用。
與一般的壓力傳感器相比，設計的改變并沒(méi)有改變產(chǎn)品的尺寸大?。?/div>
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NovaSensor表壓或者差壓型的傳感器或者硅片，雖然不贊成，有時(shí)也可以這樣使用，不過(guò)輸出信號是相反的。但是當需要測量絕壓時(shí)，非背壓式的傳感器和綁定線(xiàn)就必須將受壓面直面測量介質(zhì)，如圖-2所示，其中藍色部分為真空腔體。
比較兩種構造的絕對壓力傳感器使用方式：
· 一般絕壓傳感器：由于綁定線(xiàn)及傳感器都處在被測量介質(zhì)這一面，對于一般性的氣體壓力測量，幾乎毫無(wú)例外地需要在綁定線(xiàn)及硅片上覆蓋凝膠，即傳遞壓力，又保護傳感器及綁定線(xiàn)；遇到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。
· 背壓式絕壓傳感器：被測介質(zhì)不再直接接觸綁定線(xiàn)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，可以與當前絕大多數的介質(zhì)接觸而無(wú)不良反應。因此，通過(guò)封裝設計可以避免使用以上介質(zhì)隔離的方式而直接應用于測量。實(shí)踐證明，該類(lèi)型的絕壓傳感器在汽車(chē)機油及液壓高溫復雜環(huán)境下完全可以勝任絕對壓力的測量。 PT1907內部壓力部分參數：
要在壓力檢測面上另加一個(gè)真空腔體結構，而不對傳感器形成長(cháng)期穩定性的應力影響，需要克服難以想象的技術(shù)困難。ASTG（安費諾傳感器技術(shù)集團）旗下的NovaSensor利用其擅長(cháng)的硅熔鍵合（SiliconFusion Bonding），深度反應式離子蝕刻技術(shù)（DRIE）及獨有的SenStable?技術(shù)，加上優(yōu)異的設計，很好地解決了以上的難題。
表-1：PT1907壓力參數
PT1907內部測溫二極管部分參數：
在硅阻壓力傳感器的應用過(guò)程中，始終需要處理壓力校準和溫度補償的問(wèn)題。無(wú)論是單獨設計的信號處理電路，還是調理芯片，其內部或者應用電路中，都應有一個(gè)溫度傳感器。
圖4：PT1907原理圖
當硅阻壓力傳感器，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)：
· 溫度參數更準確無(wú)遲滯地反映壓力傳感器的實(shí)際溫度；
· 無(wú)論對于產(chǎn)品壓力校準還是實(shí)際應用，具有更快的溫度響應時(shí)間特性；
· 提高了產(chǎn)品的測量響應特性，避免因為壓力信號測量與溫度測量之間存在遲滯而導致的測量不準；
· 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)行測溫；
· 省卻額外的測溫器件，大大節省了設計空間；
PT1907就是這樣一款產(chǎn)品。內部原理圖簡(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：
一般分析實(shí)驗都可獲悉，在一定溫度范圍內，公式（2）中，當二極管電流ID保持恒流作用下，二極管前向電壓值VD與當前的溫度基本呈線(xiàn)性關(guān)系。
表-2：PT1907溫感二極管參數
當前測壓溫補的驅動(dòng)傳感器的兩個(gè)方案：
（1）獨立電路的信號放大處理
圖-5 恒流驅動(dòng)二極管測溫電路示意
圖-6 壓力傳感器典型的差分放大電路示意圖
應用中，測溫和測壓兩個(gè)電路分別進(jìn)行。當然，測溫電路(圖-5)中因為源極電壓VS已知，也可以單端處理Vd，且該電路可以通過(guò)調整共模電壓范圍再差分放大以期獲得更好的分辨率。其中,測溫二極管的兩極前向電壓VF(T)和場(chǎng)效應管漏源極間電壓可以表示為：
（2）調理芯片（如ZDC31150）
圖-7 帶外部測溫二極管輸入的調理芯片
PT1907產(chǎn)品的典型應用：
· 該系列產(chǎn)品適用于多個(gè)壓力溫度測量應用領(lǐng)域
· 汽車(chē)各壓力控制系統
· 工業(yè)過(guò)程控制系統
· 航空航天
· 富挑戰性的氣液復雜介質(zhì)、溫度測量應用
