【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压力传感器领域。更具体地，本专利技术涉及一种包括安装在膜上的压电电阻器的压力传感器。
技术介绍
1、一般而言，压力传感器借助于压电电阻器提供输出信号，这些压电电阻器一起被配置为处于某种配置，通常被配置为惠斯通电桥。压电电阻器相对于膜应力在横向和纵向方向上被放置在膜的边缘上，该膜应力与所施加的压力成比例。当压差被施加于膜时，膜将弯曲，并将在膜的边缘上产生应力。该应力将改变压电电阻器的电阻，并且因此输出电压将取决于应力而改变。总之：膜的顶侧与底侧之间的压差将在惠斯通电桥上产生输出电压，该输出电压指示所施加的压差。
2、当压电电阻器由于与压差不同的源(例如，外部应力或温度梯度)而改变时，就会出现问题。压电电阻器由于与压差不同的源而发生的改变可能会影响传感器输出并给出非期望的信号。
3、当压电电阻器以惠斯通电桥配置被放置时，它对影响压电电阻器的某些组合的源是稳健的。当惠斯通电桥的差分输出不改变时，不存在非期望的信号(忽略像压电电阻器的自发热(self-heating)和对放大器的共模电压影响之类的一些次要影响)。
4、图1示出了压电电阻器r1、r2、r3和r4在膜上的现有技术布局。图2示出了其中压电电阻器r1、r2、r3和r4以惠斯通电桥布局被布置的电子电路。供电电压v电桥(vbridge)被施加到r1与r3之间的节点，并且地被连接到r2与r4之间的节点。输出电压是在r1与r2之间的节点(电压vinm)以及r3与r4之间的节点(vinp)之间测量的。
5、示出惠斯通电桥的稳健
6、第二示例是在惠斯通电桥的一个支路中的所有电阻器以相同的百分比改变时的情况。在该情况下，输出vinm和vinp也不改变。然而，这不太理想，因为通过惠斯通电桥的不同支路的电流是不同的，这可能是一些不平衡(例如，电阻器的不同自发热可能使得它们具有不同的灵敏度)的原因。
7、第三示例是在连接到同一电源电压的2个压电电阻器以相同的百分比改变时的情况。这将以完全相同的方式改变单端输出，使得差分输出不改变。然而，这也是不理想的，因为共模输出确实会改变并可能对放大器的放大具有影响。
8、在第四示例中，存在两对压电电阻器。每一对以相同的百分比改变，但这些对以不同的百分比改变。压电电阻器对(r1、r3)可以以相同的第一百分比改变，并且压电电阻器对(r2、r4)可以以相同的第二百分比改变。在另一情况中，压电电阻器对(r1、r2)可以以相同的第一百分比改变，并且(r3、r4)可以以相同的第二百分比改变。差分输出没有改变，并且由此惠斯通电桥配置对于此类改变也是稳健的，此类改变例如具有惠斯通电桥的膜上的应力或温度梯度。
9、当压电电阻器的电阻由于与改变惠斯通电桥的差分输出的压力不同的源而改变时，非期望的信号被产生。例如，应力源在芯片上产生如由图1中的箭头所指示的不规则的应力梯度是可能的。该箭头表示应力梯度。例如，应力源可以被呈现在箭头的开始处，从而在箭头的开始处得到高应力并且在箭头的末端处得到低应力。例如，这可能是由于封装应力或由于在管芯一侧上的金属应力引起的。因此，压电电阻器不会承受相同的应力，并且输出信号将具有误差。在该示例中，压电电阻器r2从应力源承受的应力比其他3个电阻器大得多，并且这会改变惠斯通电桥输出。
10、另一外部影响可能是温度梯度或局部热点对电桥中的一个电阻器的升温高于其他电阻器。这也会产生错误的惠斯通电桥输出信号。
11、基本上，铺设在特定区域或膜区域上的对称惠斯通电桥配置针对该区域上的线性应力梯度和线性温度梯度进行补偿，但不针对非线性应力或温度梯度进行补偿。
12、常规的压电电阻器应力传感器仅能够部分地补偿外部应力或温度影响。当梯度是非线性的或者当应力或温度改变非常局部时，常规的压电电阻器应力传感器通常不补偿应力或温度。
13、因此，存在对可以针对不规则地改变的干扰进行补偿的半导体压力传感器的需要。
技术实现思路
1、本专利技术的实施例的目的是提供良好的半导体压力传感器。
2、以上目的由根据本专利技术的方法和设备来实现。
3、本专利技术的实施例涉及用于测量被施加在传感器上的外部压力的半导体压力传感器。
4、半导体压力传感器包括作为半导体衬底的部分的膜，用于由于外部压力而变形。
5、此外，半导体压力传感器包括：第一组相邻电阻器和第二组相邻电阻器，第一组相邻电阻器包括感测电阻器对(第一电阻器对r1a、r2a)和补偿电阻器对(第三电阻器对r1b、r2b)，第二组相邻电阻器包括感测电阻器对(第二电阻器对r3a、r4a)和补偿电阻器对(第四电阻器对r3b、r4b)。
6、感测电阻器对位于膜边缘上或与膜边缘相邻，并且补偿电阻器对至少部分地位于膜的外部或位于膜的零应力区上，并且每个电阻器对中的电阻器是正交的，并且电阻器以惠斯通电桥配置来被连接。
7、在惠斯通电桥配置中，第一电阻器对中的第一电阻器(r1a)和第三电阻器对中的第一电阻器(r1b)串联连接在第一偏置节点(v电桥)与第一输出节点(vinm)之间；第一电阻器对中的第二电阻器(r2a)和第三电阻器对中的第二电阻器(r2b)串联连接在第一输出节点(vinm)与第二偏置节点(gnd)之间；第二电阻器对中的第一电阻器(r3a)和第四电阻器对中的第一电阻器(r3b)串联连接在第一偏置节点(v电桥)与第二输出节点(vinp)之间；第二电阻器对中的第二电阻器(r4a)和第四电阻器对中的第二电阻器(r4b)串联连接在第二输出节点(vinp)与第二偏置节点(gnd)之间。
8、在本专利技术的实施例中，第一电阻器对中的第一电阻器(r1a)和第三电阻器对中的第一电阻器(r1b)正交，并且第二电阻器对中的第一电阻器(r3a)和第四电阻器对中的第一电阻器(r3b)正交，并且第一电阻器对中的第二电阻器(r2a)和第三电阻器对中的第二电阻器(r2b)正交，并且第二电阻器对中的第二电阻器(r4a)和第四电阻器对中的第二电阻器(r4b)正交。
9、在本专利技术的实施例中，膜具有方形或矩形形状。
10、在本专利技术的实施例中，第一组相邻电阻器被布置在膜的第一侧处，并且第二组相邻电阻器被布置在膜的第二侧处。
11、在本专利技术的实施例中，第一侧紧邻第二侧。
12、在本专利技术的实施例中，第一侧与第二侧相对。
13、在本专利技术的实施例中，膜具有圆形或椭圆形形状。
14、在本专利技术的实施例中，第一组和第二组具有90°的角间隔。
15、在本专利技术的实施例中，第一输出节点与第二输出节点之间的电压差被用作对膜上的压力的测量。
16、在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述了本专利技术的特定和优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体压力传感器，用于测量被施加在传感器上的外部压力，所述半导体压力传感器包括：
2.根据权利要求1所述的半导体压力传感器，其中，所述第一电阻器对中的第一电阻器(R1a)和所述第三电阻器对中的第一电阻器(R1b)正交，并且其中所述第二电阻器对中的第一电阻器(R3a)和所述第四电阻器对中的第一电阻器(R3b)正交，并且其中所述第一电阻器对中的第二电阻器(R2a)和所述第三电阻器对中的第二电阻器(R2b)正交，并且其中所述第二电阻器对中的第二电阻器(R4a)和所述第四电阻器对中的第二电阻器(R4b)正交。
3.根据权利要求1所述的半导体压力传感器，其中，所述膜具有方形或矩形形状。
4.根据权利要求3所述的半导体压力传感器，其中，所述第一组相邻电阻器被布置在所述膜的第一侧处，并且其中，所述第二组相邻电阻器被布置在所述膜的第二侧处。
5.根据权利要求4所述的半导体压力传感器，其中，所述第一侧紧邻所述第二侧。
6.根据权利要求4所述的半导体压力传感器，其中，所述第一侧与所述第二侧相对。
7.根据权利要求1所述的
8.根据权利要求7所述的半导体压力传感器，其中，所述第一组和所述第二组具有90°的角间隔。
9.根据权利要求1所述的半导体压力传感器，其中，所述第一输出节点与所述第二输出节点之间的电压差被用作对所述膜上的压力的测量。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体压力传感器，用于测量被施加在传感器上的外部压力，所述半导体压力传感器包括：
2.根据权利要求1所述的半导体压力传感器，其中，所述第一电阻器对中的第一电阻器(r1a)和所述第三电阻器对中的第一电阻器(r1b)正交，并且其中所述第二电阻器对中的第一电阻器(r3a)和所述第四电阻器对中的第一电阻器(r3b)正交，并且其中所述第一电阻器对中的第二电阻器(r2a)和所述第三电阻器对中的第二电阻器(r2b)正交，并且其中所述第二电阻器对中的第二电阻器(r4a)和所述第四电阻器对中的第二电阻器(r4b)正交。
3.根据权利要求1所述的半导体压力传感器，其中，所述膜具有方形或矩形形状。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·麦斯，A·范德维尔，
申请(专利权)人：迈来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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