小型共面接口压差传感器是一种压力传感器，该传感器首要用于丈量和操控两个油路压力差。该产品选用SOI硅晶圆资料制造硅压阻式压力灵敏芯片，灵敏元件的作业温度规模为-55~300℃，经过双芯体结构将油路的压力差信号转换成电信号，再运用精细的信号处理电路，将弱小的电信号进行扩大处理，完成规范的模仿信号输出。
1 导言
小型共面接口压差传感器（以下简称压差传感器）体积小、装置紧凑、精度高、可靠性高、环境习惯性强，尤其是灵敏元件能够习惯-55～300℃的作业环境，是丈量和操控执行器的油路压力差的要害组件，经过扩展量程、修正结构，能够应用于其他的相似环境。
2 压差传感器作业原理
压差传感器的作业原理挑选分散硅压阻作业机理。分散硅压阻式（简称硅压阻）压力传感器是压阻式压力传感器中最老到的技能，它运用分散硅电阻率的压敏效应，构成惠斯登电桥的四个分散硅电阻，如图1所示。
传感器经过压力接口感触被测介质的压力信号，并将其传送给灵敏芯片。芯片上的分散硅电阻感触到压力效果后桥臂电阻产生相应的改变，在鼓励电源的效果下，传感器电阻的改变也就改变成了电信号的改变，规划专用的信号电路，将独立的两个压力信号差值转换成规范的电信号输出，其原理如图2所示。
3 灵敏元件的挑选
本项目研发的压差传感器，要求灵敏元件的作业温度规模为-55～300℃，是一种耐高温的压力传感器。假如选用一般的单晶硅晶圆资料制造灵敏芯片，压差传感器只能到达125℃的作业温度，因而有必要选用适宜的耐高温的硅晶圆资料。SIMOX资料是一种先进的SOI资料，其制造的压力灵敏芯片是选用体电阻结构，经过绝缘层完成电阻之间的电气阻隔，而不是pn结阻隔，防止了在高温环境下反向漏电的急剧添加，然后防止传感器在高温环境下失效。
综上所述，确认本项意图硅晶圆资料选用SIMOX资料。
4 设 计
4.1 电路规划
压差传感器的信号输出为模仿电压输出，电路的规划选用精细差动扩大器线性扩大压力灵敏信号，将传感器零点输出值和满量程输出值调制到标称值。原理框图如图3。
硅压阻压力传感器信号调制电路的规划具有多重功用：
①为了改进温度特性，信号电路与灵敏器材温度补偿网络匹配组合，起到传感器的热零点漂移和热灵敏度漂移补偿效果，传感器的补偿电路见图4；
②选用精细差动扩大器线性扩大压力灵敏信号（一般几十毫伏／5 V鼓励），将传感器零点输出值和满量程输出值调制到项目规则的标称值的“归一”功用；
③因传感器的灵敏度和非线性的离散性，差压电路须别离先调制两个灵敏器材的输出信号，再进行差分扩大，确保差压传感器的特征目标，即对称性目标。
压差传感器的电路规划原理如图5所示。
4.2 结构规划
压差传感器的外形以项目要求为规划根据，一起考虑到环境的习惯性，进行可靠性规划，特别是针对对称性和高过载才能的要求（压差传感器极限过载要求应能接受±75 MPa，3倍的额外压力），将压差传感器规划成双芯体、全固态、对称的结构，运用双灵敏芯片别离丈量正负压腔的压力，其间的芯体是指封装好灵敏芯片的传感器材。双芯体的规划正是考虑了丈量大压力的压差信号，经过严厉的老到挑选和对称性挑选后，进行匹配，再装置成灵敏元件。压差传感器的内部结构见图6。
4.3 可靠性规划
首要，压差传感器的灵敏芯片选用SIMOX结构基片，增强了环境温度的习惯性；结构选用全固态规划，增强了传感器的环境习惯性和稳定性。
其次，在电路中选用精细外表扩大器和热敏电阻网络技能，对传感器的线性、温度等参数进行调整。电路中各元器材尽量选用贴片封装，不运用可动电位器，电路板装置后再经过全温区的检测和应力挑选，并经过“三防”处理，电路板装置固定选用灌封强化措施，具有抗振荡、抗冲击和耐盐雾、防霉的功用。
别的，在电路的规划中专门添加了EMC规划，传感器外壳封装完成无缝隙结构，装置孔空隙选用搭接办法处理，壳体内置屏蔽箔片，电缆线屏蔽网与壳体衔接，电路接地址共点衔接办法的归纳运用，屏蔽对传感器的电磁搅扰；在电衔接间运用恰当的滤波器材，下降电路的灵敏度和滤除搅扰。
5 结 论
该产品经过SOI压力灵敏芯片的制造技能、耐高温灵敏芯体的封装技能、低漂移调制技能和双芯体对称技能等要害技能，具有耐高宽温区、小型化、抗高过载、抗高冲击、低漂移、功用强和环境习惯性强等特色，在选用SOI压力灵敏芯片、高温复合电极的制造、耐高温压力灵敏芯体的封装技能、低漂移的调制技能、小型化对称结构规划等方面有所突破。
经过重复的实验证明，压差传感器在高温的条件下可接连作业1000 h，传感器的线性目标可到达0.10％FS，迟滞、重复性到达0.03％FS，热零点漂移和热灵敏度漂移均到达0.008％FS／℃以上
