本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種利用靜電原理的壓力傳感器及其工作方法。
背景技術(shù)：
：在利用硅微加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品中，壓力傳感器是發(fā)展最早的一類。傳統(tǒng)的壓力傳感器有壓阻式，電容式，諧振式等，根據(jù)特點(diǎn)可應(yīng)用于不同場(chǎng)合。傳統(tǒng)壓力傳感器電阻存在溫漂，微小電容檢測(cè)難度大等缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種利用靜電原理的壓力傳感器及其工作方法，以避免傳統(tǒng)壓力傳感器電阻存在溫漂，微小電容檢測(cè)難度大等缺點(diǎn)。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案是：一種利用靜電原理的壓力傳感器，包括襯底、薄膜、導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊和懸臂梁，襯底的上部設(shè)有空腔，薄膜固定連接在襯底的頂面，且薄膜覆蓋空腔，導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊固定連接在薄膜的頂面，懸臂梁固定連接在襯底的頂面，且懸臂梁位于導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊的上方。作為優(yōu)選例，所述的懸臂梁包括連接部和水平部，連接部的一端和水平部固定連接，連接部的另一端固定連接在襯底頂面，且水平部位于導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊的正上方。作為優(yōu)選例，所述導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊位于空腔正上方。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種壓力傳感器的工作方法，該工作方法包括：當(dāng)外界壓力施加在傳感器表面時(shí)，薄膜發(fā)生彎曲，懸臂梁與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊的間距發(fā)生改變，然后在懸臂梁與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊之間施加激勵(lì)電壓，懸臂梁與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊之間產(chǎn)生靜電引力，隨著激勵(lì)電壓的增大，靜電引力也增大；當(dāng)激勵(lì)電壓增大到一定值時(shí)，使懸臂梁與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊之間發(fā)生吸合現(xiàn)象，此時(shí)對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電壓是吸合電壓，導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊和懸臂梁發(fā)生吸合現(xiàn)象而接觸在一起產(chǎn)生的電流為吸合電流，根據(jù)所述吸合電流，獲取外界壓力值。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明實(shí)施例的壓力傳感器，包括襯底、薄膜、導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊和懸臂梁。本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊，充分利用了靜電感應(yīng)的原理，避免了傳統(tǒng)壓力傳感器的缺陷。在適合進(jìn)行電壓與電流測(cè)試的場(chǎng)合，采用本實(shí)施例的傳感器進(jìn)行壓力測(cè)量，非常方便。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有：襯底1、薄膜2、導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3、懸臂梁4、空腔101。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種利用靜電原理的壓力傳感器，包括襯底1、薄膜2、導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3和懸臂梁4。襯底1的上部設(shè)有空腔101。薄膜2固定連接在襯底1的頂面，且薄膜2覆蓋空腔101。導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3固定連接在薄膜2的頂面。懸臂梁4固定連接在襯底1的頂面，且懸臂梁4位于導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3的上方。上述實(shí)施例的壓力傳感器中，驅(qū)動(dòng)塊3和懸臂梁4構(gòu)成上下電極。在工作時(shí)，當(dāng)外界壓力施加在傳感器表面時(shí)，薄膜2發(fā)生彎曲，懸臂梁4與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3的間距發(fā)生改變，然后在懸臂梁4與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3之間施加激勵(lì)電壓，懸臂梁4與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3之間產(chǎn)生靜電引力，隨著激勵(lì)電壓的增大，靜電引力也增大；當(dāng)激勵(lì)電壓增大到一定值時(shí)，使懸臂梁與導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊之間發(fā)生吸合現(xiàn)象，此時(shí)對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電壓是吸合電壓，導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3和懸臂梁4發(fā)生吸合現(xiàn)象而接觸在一起產(chǎn)生的電流為吸合電流，根據(jù)所述吸合電流，獲取外界壓力值。上述工作過(guò)程中，由于驅(qū)動(dòng)塊3和懸臂梁4發(fā)生吸合現(xiàn)象而接觸在一起產(chǎn)生的電流為吸合電流i。吸合電壓與吸合電流的大小與兩極板的初始間距g0有密切關(guān)系。由于不同的壓力p會(huì)造成薄膜2的形變量不同，使得g0的大小不同，所以發(fā)生吸合現(xiàn)象時(shí)的激勵(lì)電壓vin也不同。也就是說(shuō)，激勵(lì)電壓vin與外界壓力p之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。如表1所示。表1發(fā)生吸合現(xiàn)象時(shí)的激勵(lì)電壓vin外界壓力pvin1p1vin2p2……只要測(cè)出發(fā)生吸合現(xiàn)象時(shí)的激勵(lì)電壓vin，就可以測(cè)出外界壓力p，達(dá)到壓力傳感的效果。上述實(shí)施例中，懸臂梁4的結(jié)構(gòu)可以有多種。作為優(yōu)選，所述的懸臂梁4包括連接部和水平部，連接部的一端和水平部固定連接，連接部的另一端固定連接在襯底1頂面，且水平部位于導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3的正上方。此結(jié)構(gòu)的懸臂梁4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。懸臂梁4的水平部和導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3之間發(fā)生吸合現(xiàn)象。作為優(yōu)選例，所述導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3位于空腔101正上方。外界壓力作用在薄膜2上，而薄膜2位于空腔101正上方，能夠發(fā)生明顯的位移。因此，導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3也位于空腔101正上方，使得導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊3和懸臂梁4易發(fā)生吸合現(xiàn)象。本發(fā)明實(shí)施例的壓力傳感器，以襯底1上的薄膜2作為壓力敏感膜。本發(fā)明實(shí)施例設(shè)置導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊和懸臂梁，以導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊為導(dǎo)體。這樣在懸臂梁發(fā)生形變時(shí)，便可以利用靜電原理對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)施例利用靜電原理方便的將壓力量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量進(jìn)行測(cè)量。也就是說(shuō)，將對(duì)壓力的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)電流的測(cè)量，操作方便，適合各種方便測(cè)量電壓與電流的場(chǎng)合。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述具體實(shí)施例的限制，上述具體實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中的描述只是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。技術(shù)特征：技術(shù)總結(jié)本發(fā)明公開(kāi)了一種利用靜電原理的壓力傳感器，包括襯底、薄膜、導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊和懸臂梁，襯底的上部設(shè)有空腔，薄膜固定連接在襯底的頂面，且薄膜覆蓋空腔，導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊固定連接在薄膜的頂面，懸臂梁固定連接在襯底的頂面，且懸臂梁位于導(dǎo)電驅(qū)動(dòng)塊的上方。該壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本發(fā)明實(shí)施例還提供壓力傳感器的工作方法，充分利用了靜電感應(yīng)的原理，避免了傳統(tǒng)壓力傳感器的缺陷。在適合進(jìn)行電壓與電流測(cè)試的場(chǎng)合，采用本實(shí)施例的傳感器進(jìn)行壓力測(cè)量，非常方便。技術(shù)研發(fā)人員：聶萌;夏云漢;楊恒山受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)技術(shù)研發(fā)日：2017.06.01技術(shù)公布日：2017.08.18