根據(jù)智能傳感器的智能化程度、功能和復(fù)雜度、智能傳感技術(shù)的發(fā)展過程，將七成傳感器分為三種形式：
智能傳感器的初級形式
該類智能傳感器的典型特征是:在傳感器內(nèi)部集成有溫度補(bǔ)償及校正電路、線性補(bǔ)償電路和信號處理電路。但該類傳感器的“智能”含量少,其核心是不具有微處理器,因此不具備更高級的智能。在精度和性能上仍有一定差距,有待于進(jìn)一步的完善。所以此形式的智能傳感器僅處于初級階段。
現(xiàn)以"具有CMOS放大器的單片集成壓阻式壓力傳感器"為例,如圖15-3是硅盒結(jié)構(gòu)集成壓力傳感器芯片剖面圖。該結(jié)構(gòu)采用了硅盒結(jié)構(gòu),將壓敏單元與CMOS信和號調(diào)理電路集成在同一硅芯片中,其加工過程是：先在下層硅片表面通過遮蔽腐蝕的方法形成深10μm，長、寬各60μm的凹坑，將上層硅片與下層硅片在1150℃高溫中鍵合形成硅盒結(jié)構(gòu)，從而在兩層硅片之間成一個參照壓力空腔。然后將上層硅片減薄至30μm，再將其表面拋光，通過光刻對中的方法，在參照壓力空腔上方的硅膜上用離子注入工藝形成壓敏電橋,用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝在空腔外圍的上層硅片上制作CMOS信號放大電路,從而形成單片集成的結(jié)構(gòu)。
這種硅盒結(jié)構(gòu)的一大特點(diǎn)是:只需在硅芯片單面進(jìn)行加工,其工藝與標(biāo)準(zhǔn)芯片制造工藝完全兼容,從而克服了傳統(tǒng)硅杯型壓力傳感器在制作工藝上與芯片制造工藝不兼容的缺點(diǎn),使壓敏元件與信號調(diào)整電路的單片集成成為現(xiàn)實。
整個集成壓力傳感器芯片面積為1.5m㎡。其電路如圖15-4所示。圖中R1~R4組成的壓阻全橋構(gòu)成了力敏傳感單元,每臂電阻阻值約為5kΩ;信號放大電路由三個CMOS運(yùn)算放大器及電阻網(wǎng)絡(luò)組成;A1、A2構(gòu)成同相輸入放大器,輸入電阻很高.共模抑制比也很高A3接成基本差動輸入放大器形式。整個放大電路的差模放大倍數(shù)為:
