為了評估 MEMS 硅芯片的質量和性能，客戶必須依賴規(guī)格，至少在他們可以自己測試部件之前是這樣。 本文將討論與這些壓力傳感器芯片相關的最常見規(guī)格。

關于 MEMS 芯片，首先要了解的是，當它們暴露在壓力或溫度下時，它們會產生相應的輸出（以毫伏為單位），前提是已提供輸入電壓或激勵電壓。 MEMS 芯片的毫伏輸出實質上是壓力值。 因此，在各種條件下測試芯片時，要在任何 MEMS 芯片中尋找的一般特性是穩(wěn)定且可重復的輸出。

本文討論了用于表征不同工作條件下壓力傳感器芯片性能的常用規(guī)范。

我們將討論的第一組規(guī)格通常用于表征 MEMS 芯片在室溫 (25 °C）.

電橋電阻（或阻抗）： 這表示跨電橋測量的電阻（根據(jù)歐姆定律，電壓除以電流）。 由于我們的 惠斯通電橋 設計以及我們的 Sentium? 和 MeritUltra? 工藝，我們所有芯片上的輸入電阻（+E 到 -E）和輸出電阻（+O 到 -O）是相同的。

偏移（或零壓輸出電壓）：這表示在零壓力下，零輸出與 MEMS 芯片的實際輸出之間的差異。 在絕對沒有偏移的情況下，在零壓力下，輸出將為 0 mV/V。 但是，如果偏移量為 ±10 mV/V，則 5 伏激發(fā)電壓的差異可能為 ±50 mV。 請參閱下面的傳遞函數(shù)圖像。

靈敏度（或跨度）： 通常，靈敏度和跨度是同義詞。 這兩個術語用于表示 MEMS 芯片對施加的壓力和電源電壓的電輸出或響應。 它通常由圖表上一條線的斜率表示，輸出在一個軸上，壓力（對于給定的電源電壓）在另一個軸上。 請參閱下面的傳遞函數(shù)圖像。 靈敏度通常以每 psi 微伏每伏 (μV/V/psi) 表示。

非線性（或線性）：這顯示了輸出的線性/非線性程度。 理想的輸出是完美的線性。 例如，在恒定的 5 伏電源下，壓力每增加一磅每平方英寸，以毫伏為單位的輸出將線性增加，如上圖傳遞函數(shù)的圖像所示。 壓力非線性的計算方法是在壓力范圍的中點測量兩個差值之一：一個是實際輸出與最佳擬合直線 (BFSL) 之間的一個，另一個是實際輸出與最佳擬合直線 (BFSL) 之間的一個。連接實際輸出的兩個端點的不可見線。 這條線稱為終點線或終點線。 請參考下圖。 此圖像中顯示的實際輸出已被夸大以供說明。 無論壓力非線性是基于 BFSL 還是終點線，它都表示為滿量程輸出 (FSO) 的百分比。

壓力滯后：這顯示了在零壓力下輸出的增量或差異，然后達到滿量程壓力并返回到零壓力。 沒有壓力滯后是理想的，這意味著每次壓力返回零時輸出都將完全相同。 該規(guī)范將為您提供模具可重復性的一個指標。 壓力滯后表示為滿量程輸出 (FSO) 的百分比。

接下來的三個規(guī)格表明 零件在指定溫度范圍內的行為方式. 在 Merit Sensor，所有 MEMS 芯片都在 -40 至 150 °C 的溫度范圍內進行測試。 這三個規(guī)格是一階效應。

偏移溫度系數(shù) (TCO)：這也稱為零壓力溫度系數(shù) (TCZ)。 這表明零壓力下的偏移量隨溫度變化而變化。

電阻溫度系數(shù) (TCR): 這說明 電阻如何變化 在零壓力下隨溫度變化。 電橋電阻確實會隨溫度發(fā)生顯著變化。

靈敏度溫度系數(shù) (TCS)：這也稱為跨度溫度系數(shù)。 它表示隨著溫度變化的滿量程輸出偏差。 隨著溫度升高，靈敏度降低。 因此，在室溫下，您可能會獲得 100 mV 的輸出，但在 150 °C 時，輸出將降至 75 mV 左右。

好消息是上面列出的所有錯誤都是可重復且一致的，這意味著它們對補償反應良好。 除了制造 MEMS 芯片，Merit Sensor 還制造 壓力傳感器包 并在各種溫度范圍內進行校準。

但是，以下兩個規(guī)范涉及 無法補償?shù)恼`差：熱滯后和長期漂移. 因此，如果您要決定購買哪種 MEMS 芯片，您將需要找到一家生產在這兩個領域具有良好規(guī)格的零件的供應商。 我們 Merit Sensor 知道，我們的客戶不希望他們的包含我們 MEMS 芯片的部件在客戶的應用中出現(xiàn)故障； 因此，我們以生產具有出色熱滯值和長期穩(wěn)定性的 MEMS 芯片而自豪。

熱滯回：這通常是在零壓力下進行的，它顯示了當溫度在室溫下然后升高到 150 °C 然后回到室溫，然后降低到 -40 °C 然后再次回到室溫時的輸出差異等等。 該測試表征了芯片在多次熱循環(huán)中的可重復性。 每次溫度恢復到給定值時都獲得相同的輸出是理想的。

長期穩(wěn)定性（或長期漂移）：該規(guī)格表明芯片輸出將保持多穩(wěn)定，或者換句話說，偏移量隨時間和持續(xù)溫度漂移的程度有多小。 例如，我們已經(jīng)在 150 °C 下對零件進行了 300 小時的測試。

需要注意的一件事是宣傳 MEMS 芯片的數(shù)據(jù)表，其精度為 ±0.25 %。 關鍵在于：準確度是指 僅由 室溫下非線性； 它沒有考慮已經(jīng)討論過的其他錯誤。 希望本文能幫助您更好地了解 MEMS 硅芯片的不同性能特征以及用于量化芯片性能的規(guī)范。

審核編輯：郭婷