硅微加速度傳感器是技術成熟并得到實際應用的硅微機械傳感器。它廣泛應用于工業(yè)自動控制、汽車及其他車輛 ，振動及地震測試 ，科學測量、軍事和空間系統(tǒng)等方面。隨著以計算機為代表的現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，傳感器需求量迅速增長。利用改進的半導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)、廉價且性能優(yōu)越等一系列特點，近年來發(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)加速度計是由一個有質(zhì)量的彈性系統(tǒng)構成。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。在這個過程中、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，下面將針對其原理、結構和特性進行介紹。
壓阻式加速度傳感器是最早開發(fā)的硅微加速度傳感器。1979年美國斯坦福大學的 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的慣性場中，由于慣性力的作用，質(zhì)量塊上下運動，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)生應力和應變。在懸臂梁上制作一個擴散電阻，根據(jù)硅的壓阻效應，擴散電阻的阻值發(fā)生與應變成正比的變化。將這個電阻作為電橋的一個橋臂，通過測量電橋輸出電壓的變化，可以完成對加速度的測量。處于懸臂梁的根部應變最大，所以為提高傳感器的靈敏度，應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電阻，以補償由溫度變化引起的輸出漂移。這種傳感器是為測量心臟壁的運動研制的，它的外形尺寸為2mm×3mm×0.6mm，質(zhì)量為0.02g，測量范圍為±200g，最大過載量為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%。
加速度計的上下兩層玻璃蓋采用標準的集成電路TO-5型管殼和雙列式封裝結構。兩玻璃蓋板各腐蝕出一個槽井，使梁能偏轉到給定距離。玻璃蓋用靜電鍵合的方法密封到硅梁的厚邊框上，以形成一個內(nèi)含梁、重物和懸臂結構的密封腔。 芯片采用N型（100）硅晶片，先熱氧化成1.5μm厚的氧化層，再進行兩次光刻和擴散，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圍空氣隙和窗孔，在梁的下表面及空氣隙區(qū)用KOH溶液腐蝕，待硅從窗孔中小時即終止腐蝕。
兩玻璃蓋板用7740型玻璃制造，線制成圓形并拋光達到光學平整度，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。
