一 本课题的研究现状

传感器技术是当今世界令人瞩目且发展迅猛的高新技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志。无论是在工业生产领域，还是在日常的生活当中，每一项技术都离不开传感器。由于经济发展水平和生产研发资金的限制，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，规模和应用领域都较小。今天活跃在国际市场上的仍然是德国、日本、美国、俄国等老牌工业国家的企业。目前，我国传感器行业规模较小，应用范围较窄。为此，我们亟须转变观念，将传感器的研发由单一型传感器的研发，转化为高度集成的新型传感器研发。新型传感器的开发和应用已成为现代系统的核心和关键，它将成为21世纪信息产业新的经济增长点。

MEMS全称Micro Electromechanical System，微机电系统。是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器（执行器）和微能源三大部分组成。MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。

压阻式压力传感器作为一种典型的传感器，目前已经得到了较为广泛的应用，其工作原理是利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

半导体材料同金属材料相比，灵敏度要高出数十倍，这是由半导体材料的压阻特性决定的。半导体材料的压阻特性还取决于掺杂浓度和晶体的排列方向。硅材料具有极好的强度和机械特性，具有过压能力强、迟滞小等优点，采用硅膜片可显著提高传感器的动态响应性能，并能降低对加速度的敏感性。硅压阻压力传感器已经克服了应变式压力传感器的很多缺点，在压力传感器的技术上，人类科学史上又迈进了一大步。

二 压阻式压力传感器发展趋势

压力传感器在整个MEMS行业，无论是设计研究还是产业应用中都占主要地位。

压阻式传感器广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。其特点主要是高精度、高稳定。在航天和航空工业中压力是一个关键参数，对静态和动态压力，局部压力和整个压力场的测量都要求很高的精度。压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。弹性膜片和压敏电阻等敏感结构的设计对传感器性能有着非常重要的影响。

目前传感器技术正在朝着高精度方向发展，而高可靠性、宽温度范围以及微型化等都是大的发展趋势。随着硅、微机械加工技术、超大集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展,使得压力传感器在光纤传感器的批量生产、高温硅压阻及压电结传感器的应用成为可能,在生物医学、微型机械等领域,压力传感器有着广泛的应用前景。

三 研究内容

1. 简述压阻式压力传感器的背景与发展趋势。

2. 查阅大量资料，理解基本原理，确定总体方案。

3. 利用能量法结合弹性力学理论和板壳研究弹性薄板形变前后能量变化。