為了評(píng)估 MEMS 硅芯片的質(zhì)量和性能，客戶必須依賴規(guī)格，至少在他們可以自己測(cè)試部件之前是這樣。 本文將討論與這些壓力傳感器芯片相關(guān)的最常見規(guī)格。

關(guān)于 MEMS 芯片，首先要了解的是，當(dāng)它們暴露在壓力或溫度下時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出（以毫伏為單位），前提是已提供輸入電壓或激勵(lì)電壓。 MEMS 芯片的毫伏輸出實(shí)質(zhì)上是壓力值。 因此，在各種條件下測(cè)試芯片時(shí)，要在任何 MEMS 芯片中尋找的一般特性是穩(wěn)定且可重復(fù)的輸出。

本文討論了用于表征不同工作條件下壓力傳感器芯片性能的常用規(guī)范。

我們將討論的第一組規(guī)格通常用于表征 MEMS 芯片在室溫 (25 °C）.

電橋電阻（或阻抗）： 這表示跨電橋測(cè)量的電阻（根據(jù)歐姆定律，電壓除以電流）。 由于我們的 惠斯通電橋 設(shè)計(jì)以及我們的 Sentium? 和 MeritUltra? 工藝，我們所有芯片上的輸入電阻（+E 到 -E）和輸出電阻（+O 到 -O）是相同的。

偏移（或零壓輸出電壓）：這表示在零壓力下，零輸出與 MEMS 芯片的實(shí)際輸出之間的差異。 在絕對(duì)沒(méi)有偏移的情況下，在零壓力下，輸出將為 0 mV/V。 但是，如果偏移量為 ±10 mV/V，則 5 伏激發(fā)電壓的差異可能為 ±50 mV。 請(qǐng)參閱下面的傳遞函數(shù)圖像。

靈敏度（或跨度）： 通常，靈敏度和跨度是同義詞。 這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)用于表示 MEMS 芯片對(duì)施加的壓力和電源電壓的電輸出或響應(yīng)。 它通常由圖表上一條線的斜率表示，輸出在一個(gè)軸上，壓力（對(duì)于給定的電源電壓）在另一個(gè)軸上。 請(qǐng)參閱下面的傳遞函數(shù)圖像。 靈敏度通常以每 psi 微伏每伏 (μV/V/psi) 表示。

非線性（或線性）：這顯示了輸出的線性/非線性程度。 理想的輸出是完美的線性。 例如，在恒定的 5 伏電源下，壓力每增加一磅每平方英寸，以毫伏為單位的輸出將線性增加，如上圖傳遞函數(shù)的圖像所示。 壓力非線性的計(jì)算方法是在壓力范圍的中點(diǎn)測(cè)量?jī)蓚€(gè)差值之一：一個(gè)是實(shí)際輸出與最佳擬合直線 (BFSL) 之間的一個(gè)，另一個(gè)是實(shí)際輸出與最佳擬合直線 (BFSL) 之間的一個(gè)。連接實(shí)際輸出的兩個(gè)端點(diǎn)的不可見線。 這條線稱為終點(diǎn)線或終點(diǎn)線。 請(qǐng)參考下圖。 此圖像中顯示的實(shí)際輸出已被夸大以供說(shuō)明。 無(wú)論壓力非線性是基于 BFSL 還是終點(diǎn)線，它都表示為滿量程輸出 (FSO) 的百分比。

壓力滯后：這顯示了在零壓力下輸出的增量或差異，然后達(dá)到滿量程壓力并返回到零壓力。 沒(méi)有壓力滯后是理想的，這意味著每次壓力返回零時(shí)輸出都將完全相同。 該規(guī)范將為您提供模具可重復(fù)性的一個(gè)指標(biāo)。 壓力滯后表示為滿量程輸出 (FSO) 的百分比。

接下來(lái)的三個(gè)規(guī)格表明 零件在指定溫度范圍內(nèi)的行為方式. 在 Merit Sensor，所有 MEMS 芯片都在 -40 至 150 °C 的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。 這三個(gè)規(guī)格是一階效應(yīng)。

偏移溫度系數(shù) (TCO)：這也稱為零壓力溫度系數(shù) (TCZ)。 這表明零壓力下的偏移量隨溫度變化而變化。

電阻溫度系數(shù) (TCR): 這說(shuō)明 電阻如何變化 在零壓力下隨溫度變化。 電橋電阻確實(shí)會(huì)隨溫度發(fā)生顯著變化。

靈敏度溫度系數(shù) (TCS)：這也稱為跨度溫度系數(shù)。 它表示隨著溫度變化的滿量程輸出偏差。 隨著溫度升高，靈敏度降低。 因此，在室溫下，您可能會(huì)獲得 100 mV 的輸出，但在 150 °C 時(shí)，輸出將降至 75 mV 左右。

好消息是上面列出的所有錯(cuò)誤都是可重復(fù)且一致的，這意味著它們對(duì)補(bǔ)償反應(yīng)良好。 除了制造 MEMS 芯片，Merit Sensor 還制造 壓力傳感器包 并在各種溫度范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)。

但是，以下兩個(gè)規(guī)范涉及 無(wú)法補(bǔ)償?shù)恼`差：熱滯后和長(zhǎng)期漂移. 因此，如果您要決定購(gòu)買哪種 MEMS 芯片，您將需要找到一家生產(chǎn)在這兩個(gè)領(lǐng)域具有良好規(guī)格的零件的供應(yīng)商。 我們 Merit Sensor 知道，我們的客戶不希望他們的包含我們 MEMS 芯片的部件在客戶的應(yīng)用中出現(xiàn)故障； 因此，我們以生產(chǎn)具有出色熱滯值和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的 MEMS 芯片而自豪。

熱滯回：這通常是在零壓力下進(jìn)行的，它顯示了當(dāng)溫度在室溫下然后升高到 150 °C 然后回到室溫，然后降低到 -40 °C 然后再次回到室溫時(shí)的輸出差異等等。 該測(cè)試表征了芯片在多次熱循環(huán)中的可重復(fù)性。 每次溫度恢復(fù)到給定值時(shí)都獲得相同的輸出是理想的。

長(zhǎng)期穩(wěn)定性（或長(zhǎng)期漂移）：該規(guī)格表明芯片輸出將保持多穩(wěn)定，或者換句話說(shuō)，偏移量隨時(shí)間和持續(xù)溫度漂移的程度有多小。 例如，我們已經(jīng)在 150 °C 下對(duì)零件進(jìn)行了 300 小時(shí)的測(cè)試。

需要注意的一件事是宣傳 MEMS 芯片的數(shù)據(jù)表，其精度為 ±0.25 %。 關(guān)鍵在于：準(zhǔn)確度是指 僅由 室溫下非線性； 它沒(méi)有考慮已經(jīng)討論過(guò)的其他錯(cuò)誤。 希望本文能幫助您更好地了解 MEMS 硅芯片的不同性能特征以及用于量化芯片性能的規(guī)范。

審核編輯：郭婷