第五节 第五节 电容式集成传感器 电容式集成传感器 电容敏感元件＋测量电路 集成电路工艺 电容式集成传感器 一、基本类型及工作原理 二、转换电路 三、特点与应用 返回 一、基本类型及工作原理 一、基本类型及工作原理 第一层多晶硅第二层多晶硅 第三层多晶硅衬底 顶帽 加速度集成电容传感器内部结构示意图 加速度集成电容传感器内部结构示意图 基于多晶硅表面微加工技术的加速度传感器 三层多晶硅组成的变极距型的差动电容器结构 中间悬臂的移动被限制在5μm和2μm之间。 改善线性度，测量范围在0.5μm和0.2μm之间 返回上一页下一页 玻璃 S i 电极 硅膜 p δ 压力集成电容传感器 压力集成电容传感器 硅腐蚀技术、硅和玻璃的静电键合、常规集成电路工艺技术 硅膜的两侧有压差存在时，硅膜形变使电容器极间距变化 因而引起电容量的变化 硅膜的变形量远小于两极板的极间距时， 硅膜所受压差与其变形量成线性关系 返回上一页下一页 二、转换电路 二、转换电路 + - C 3 S 1 S 3 C 1 C 2 U Ref 地 S 2 U Ref 开关电容转换电路 开关电容转换电路 取样保持电路和积分电路 C 1 、C 2 －两个差动电容(即传感器电容) 返回上一页下一页 C D 1 C x C 0 D 4 D 3 R f C A B u C f C f D 2 R f 二极管环形检波电路 二极管环形检波电路 C x －压力敏感电容，C 0 －参考电容 ( )( ) V uV C C CC dx x 0 0 0 2 = ?± + 返回上一页下一页 三、特点与应用 三、特点与应用 z优点： 体积小、输出阻抗小、可批量生产、 重复性好、灵敏度高、功耗低、 寄生电容小，工作温度范围宽、 非常适合于CMOS制造技术 缺点： 如不加适当屏蔽，易受电磁干扰 返回上一页下一页 应用 应用 z机械工具监控、工业振动监控、 应急检测、汽车停车控制、 汽车刹车控制、设备控制 z量程为40g、灵敏度为40mV/g、 线性为0.5%、带宽为400Hz 压力传感器在760～1060mmHg范围内， 检测精度达0.1mmHg，温度波动为0.5mmHg/℃ 返回上一页