多晶硅压力传感器模数转换电路设计

论文摘要

在社会的众多领域中,压力传感器都起到了很重要的作用。根据相关资料得知,压力传感器的种类很多,其中在硅质材料上完成的占大多数。本文的传感器是基于MEMS工艺,在单晶硅上制作四个纳米多晶硅电阻,由四个电阻按规则排列构成惠斯通电桥的结构,进而形成纳米多晶硅薄膜压力传感器。当施加压力在硅膜表面时,惠斯通电桥中的两个多晶硅电阻增大,其余的两个多晶硅电阻减小,因而使桥路失去平衡,电桥的两端就有电压输出,最后将力学信号转化为电压信号。本文分别介绍了压力传感器、纳米多晶硅压力传感器的工作原理、基本结构、模数转换电路的模拟仿真和制作,程序的设计实现。对纳米多晶硅压力传感器的电流-电压特性、静态特性、温度特性进行了分析。同时也利用软件对设计的检测信号电路、模数转换电路、控制及显示电路、电源电路进行模拟仿真,在此基础上制造了模数转换电路。本文设计的多晶硅压力传感器利用纳米多晶硅电阻做为压敏电阻,在一定程度上克服了多晶硅压力传感器信号难以测量的缺点,增强了传感器的稳定性。制造的模数转换电路经实验表明达到了设计要求.

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 传感器的定义和组成
• 1.2 硅固态力传感器制作概况
• 1.3 压力传感器国内研究现状
• 1.4 压力传感器国外研究现状
• 1.5 国内外模数转换电路的发展状况
• 1.6 本章小结
• 第2章 多晶硅压力传感器的工作原理
• 2.1 应力和应变
• 2.2 压阻效应和压阻系数
• 2.3 灵敏系数分析
• 2.4 影响压阻系数大小的因素
• 2.5 温度漂移的补偿
• 2.6 应力计算
• 2.7 满量程输出的理论计算
• 2.8 恒压源供电
• 2.9 本章小结
• 第3章 多晶纳米硅薄膜电阻压力传感器的结构
• 3.1 多晶纳米硅薄膜电阻压力传感器基本结构
• 3.2 多晶硅膜电阻压力传感器芯片实物照片
• 3.3 本章小结
• 第4章 多晶硅压力传感器模数转换电路的模拟仿真和制作
• 4.1 检测信号电路
• 4.2 信号处理电路设计
• 4.2.1 处理器
• 4.2.2 A/D 转换电路
• 4.3 键盘控制电路
• 4.4 显示驱动电路
• 4.5 电源电路设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 程序设计与实现
• 5.1 程序总体设计
• 5.2 模/数转换流程设计
• 5.3 数据处理程序设计
• 5.4 温度补偿程序设计
• 5.5 本章小结
• 第6章 多晶硅压力传感器实验结果与讨论
• 6.1 传感器的几个主要参数
• 6.1.1 传感器的线性度
• 6.1.2 传感器的灵敏度
• 6.1.3 传感器的重复性
• 6.1.4 传感器的迟滞特性
• 6.1.5 传感器的综合精度
• 6.2 纳米多晶硅薄膜压力传感器电阻的I-V 特性
• 6.3 纳米多晶硅薄膜压力传感器的静态特性
• 6.3.1 纳米多晶硅薄膜压力传感器的线性度
• 6.3.2 多晶纳米硅薄膜电阻压力传感器重复性
• 6.3.3 纳米多晶硅薄膜压力传感器迟滞
• 6.3.4 纳米多晶硅薄膜压力传感器精度
• 6.3.5 纳米多晶硅薄膜压力传感器灵敏度特性
• 6.3.6 纳米多晶硅薄膜压力传感器温度特性
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 附录