[发明专利]一种压力传感器

说明书

本发明公开了一种压力传感器，涉及传感器技术领域，本发明的压力传感器,包括衬底层以及设置于衬底层上表面的压电堆叠结构，在衬底层上表面设置有凹槽，凹槽与压电堆叠结构之间形成密闭的第一腔体，在衬底层内部还形成有密闭的第二腔体，第二腔体与第一腔体间隔且位于第一腔体下，其中，第一腔体的压强大于第二腔体的压强。本发明提供的压力传感器，能够实现高灵敏度、高稳定性的测量，且可承受较大压力。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种压力传感器装置。

背景技术

压力传感器是应用最为广泛的传感器之一。广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。目前压力传感器有电容式压力传感器和压电式压力传感器等。

近年来随着压电式微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术的不断发展，特别是基于氮化铝薄膜材料MEMS技术的逐渐成熟，压电MEMS传感器也不断的发展起来。压电MEMS传感器是一种新型的MEMS产品，利用集成在硅基底表面的压电材料进行能量转换，其采用单一隔膜结构，能够不受灰尘、水、焊剂蒸汽影响，在高端电子产品上已经逐渐取代传统的电容式传感器，成为新一代MEMS传感器市场的主流。虽然压电式压力传感器的灵敏度性能极好，但是其稳定性低，且可承受的压力较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力传感器，能够实现高灵敏度、高稳定性的测量，且可承受较大压力。

本发明的实施例是这样实现的：

一种压力传感器，包括衬底层以及设置于衬底层上表面的压电堆叠结构，在衬底层上表面设置有凹槽，凹槽与压电堆叠结构之间形成密闭的第一腔体，在衬底层内还形成有密闭的第二腔体，第二腔体与第一腔体间隔且位于第一腔体下，其中，第一腔体的压强大于第二腔体的压强。

可选的，作为一种可实施的方式，第一腔体的压强在0-1大气压之间，第二腔体的压强为0大气压。

可选的，作为一种可实施的方式，第一腔体的底面与第二腔体的顶面相互平行。

可选的，作为一种可实施的方式，第一腔体与第二腔体之间通过薄膜间隔。

可选的，作为一种可实施的方式，薄膜的厚度在2-20um之间。

可选的，作为一种可实施的方式，第一腔体在衬底层底面上的投影中心与第二腔体在衬底层底面上的投影中心重合。

可选的，作为一种可实施的方式，压电堆叠结构包括自下而上依次层叠设置的底电极、压电层和顶电极，顶电极的外边缘为曲线。

可选的，作为一种可实施的方式，底电极的外边缘为曲线。

可选的，作为一种可实施的方式，底电极与顶电极的外边缘形状相同。

可选的，作为一种可实施的方式，顶电极和底电极均为薄膜电极。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明提供的压力传感器,包括衬底层以及设置于衬底层上表面的压电堆叠结构，在衬底层上表面设置有凹槽，凹槽与压电堆叠结构之间形成密闭的第一腔体，在衬底层内部还形成有密闭的第二腔体，第二腔体与第一腔体间隔且位于第一腔体下，当压力作用于压力传感器时，压电堆叠结构在压力的作用下发生相应形变，其中，第一腔体的压强大于第二腔体的压强，第一腔体和第二腔体之间存在压强差，在压力和压力差的双作用下，第一腔体和第二腔体之间的材料向下发生相应的形变，第一腔体内的压强值减小，进而对压电堆叠结构的反作用力减小，使得压电堆叠结构的形变增大，谐振频率的偏移变大，也就是灵敏度增大；而第二腔体对压力的缓冲，提高了压力传感器测量的稳定性和可承受的压力范围。本发明提供的压力传感器，能够实现高灵敏度、高稳定性的测量，且可承受较大压力。