硅微加速度傳感器是技術(shù)成熟并得到實(shí)際應(yīng)用的硅微機(jī)械傳感器。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、汽車(chē)及其他車(chē)輛 ，振動(dòng)及地震測(cè)試 ，科學(xué)測(cè)量、軍事和空間系統(tǒng)等方面。隨著以計(jì)算機(jī)為代表的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器需求量迅速增長(zhǎng)。利用改進(jìn)的半導(dǎo)體工藝加工的硅微加速度傳感器具有體積小，重量輕、便于大批量生產(chǎn)、廉價(jià)且性能優(yōu)越等一系列特點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展很快，出現(xiàn)了適用于不同需要的多種形式的硅微加速度傳感器。
絕大多數(shù)加速度計(jì)是由一個(gè)有質(zhì)量的彈性系統(tǒng)構(gòu)成。在恒定加速度的作用下，質(zhì)量塊將偏離它的平衡位置( 零加速度位置) ，直至彈性力足以使質(zhì)量塊產(chǎn)生加速度為止。在這個(gè)過(guò)程中、彈性力和加速度均與質(zhì)量塊的位置偏移成正比。此處所介紹的硅微壓阻式加速度傳感器就是一種典型的硅微加速度傳感器，下面將針對(duì)其原理、結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行介紹。
壓阻式加速度傳感器是最早開(kāi)發(fā)的硅微加速度傳感器。1979年美國(guó)斯坦福大學(xué)的 L. M. Rolance和Angell發(fā)表了第一篇介紹硅微加速度傳感器的文章，其傳感方式就是壓阻式的。圖15 - 17是這種加速度傳感器的原理示意圖。慣性質(zhì)量塊由懸臂梁支撐，在加速度為a的慣性場(chǎng)中，由于慣性力的作用，質(zhì)量塊上下運(yùn)動(dòng)，使質(zhì)量塊發(fā)生與加速度a成正比的形變，在懸臂梁上產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。在懸臂梁上制作一個(gè)擴(kuò)散電阻，根據(jù)硅的壓阻效應(yīng)，擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生與應(yīng)變成正比的變化。將這個(gè)電阻作為電橋的一個(gè)橋臂，通過(guò)測(cè)量電橋輸出電壓的變化，可以完成對(duì)加速度的測(cè)量。處于懸臂梁的根部應(yīng)變最大，所以為提高傳感器的靈敏度，應(yīng)變電阻制作在靠近懸臂梁根部的位置，在基片的固定部分制作了另一個(gè)電阻，以補(bǔ)償由溫度變化引起的輸出漂移。這種傳感器是為測(cè)量心臟壁的運(yùn)動(dòng)研制的，它的外形尺寸為2mm×3mm×0.6mm，質(zhì)量為0.02g，測(cè)量范圍為±200g，最大過(guò)載量為600g，靈敏度為0.05mV/(g·V），一階共振頻率為2.33kHz，線性度為±1%，橫向靈敏度為10%。
加速度計(jì)的上下兩層玻璃蓋采用標(biāo)準(zhǔn)的集成電路TO-5型管殼和雙列式封裝結(jié)構(gòu)。兩玻璃蓋板各腐蝕出一個(gè)槽井，使梁能偏轉(zhuǎn)到給定距離。玻璃蓋用靜電鍵合的方法密封到硅梁的厚邊框上，以形成一個(gè)內(nèi)含梁、重物和懸臂結(jié)構(gòu)的密封腔。 芯片采用N型（100）硅晶片，先熱氧化成1.5μm厚的氧化層，再進(jìn)行兩次光刻和擴(kuò)散，以形成10Ω的P+接觸和100Ω的P型電位器。在硅片下表面刻出梁周?chē)諝庀逗痛翱祝诹旱南卤砻婕翱諝庀秴^(qū)用KOH溶液腐蝕，待硅從窗孔中小時(shí)即終止腐蝕。
兩玻璃蓋板用7740型玻璃制造，線制成圓形并拋光達(dá)到光學(xué)平整度，然后用30%HNO3和70%HF混合做腐蝕液，用Cr-Au膜做掩膜，在一塊玻璃蓋和芯片之間，使兩者鍵合密封。
