[发明专利]一种通过颜色指示压力的MEMS压力传感器及其测量方法在审

专利信息
申请号: 201811366141.X 申请日: 2018-11-16
公开(公告)号: CN109520647A 公开(公告)日: 2019-03-26
发明(设计)人: 黄晓东;李帆;黄见秋;黄庆安 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G01L1/16 分类号: G01L1/16
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 楼高潮
地址: 214135 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 压力敏感单元 电致变色单元 第二表面 第一开关 环境压力 衬底 电源 测量 凹槽设置 第一表面 使用接口 压力测试 颜色指示 眼睛观察 压电层 功耗 正对 制备 电路
【说明书】:

发明提出一种MEMS压力传感器及其压力测试方法,该MEMS压力传感器包括设置在第二衬底的第二表面上的压力敏感单元、电致变色单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、电源;所述第二衬底的相对于所述第二表面的第一表面上形成凹槽,所述压力敏感单元正对所述凹槽设置,所述电致变色单元设置在所述压力敏感单元周边,所述第一开关、所述第二开关的两侧分别连接所述电致变色单元与压力敏感单元,所述第三开关、所述第四开关的两侧分别连接所述电致变色单元和所述电源,所述压力敏感单元包括压电层。与现有技术相比,本发明无需使用接口电路即可实现环境压力的测量,通过眼睛观察颜色可获得环境压力,具有设计和制备简单、成本低、功耗低等优点。

技术领域

本发明涉及一种MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微机电系统)压力传感器,尤其涉及一种具有通过颜色指示压力功能的MEMS压力传感器及其压力测量方法。

背景技术

压力传感器作为传感器的一个重要类型,长期占据着传感器市场的主要份额,在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的其他领域中都得到广泛应用。相比于传统的机械式压力传感器,MEMS压力传感器具有体积小、功耗低、一致性好、易于集成以及易于实现智能化等特点,因此,是压力传感器发展的重点和主流方向之一。现有的MEMS压力传感器主要基于敏感结构(或敏感材料)将环境压力转化为电学参量(如电压、电阻或电容等),再利用接口电路对电学参量进行检测和显示(或读出),最终实现对环境压力的测量。接口电路的使用一方面有助于增加MEMS压力传感器的测量精度;另一方面,却也增加了传感器设计与制备的难度和成本,而且还增加了传感器的功耗。因此,针对一些对传感器成本和功耗有严格要求而对其精度无高要求的领域(如智能手机等便携式消费类电子产品),上述方案越来越难以满足技术发展的需求。

电致变色指的是材料颜色在外加电场的作用下发生稳定、可逆变化的现象。一个典型的电致变色单元包括:对电极/离子存储层/电解质层/电致变色层/工作电极。其中,电致变色层是实现电致变色单元功能的关键部分,该层在外加电场的驱动下会发生氧化还原反应,进而改变自身颜色。目前,电致变色单元已在智能调光玻璃、汽车自动防眩目后视镜等领域得到应用。

发明内容

发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种具有颜色指示功能的MEMS压力传感器,它无需使用复杂的接口电路,通过眼睛直接观察颜色即可获取当前环境压力信息,具有结构简单、成本低、功耗低等优点。

具体地,本发明所提出的方案如下:

一种MEMS压力传感器,其特征在于,所述MEMS压力传感器包括设置在第二衬底的第二表面上的压力敏感单元、电致变色单元、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、电源;所述第二衬底的相对于所述第二表面的第一表面上形成凹槽,所述压力敏感单元正对所述凹槽设置,所述电致变色单元设置在所述压力敏感单元周边,所述第一开关、所述第二开关的两侧分别连接所述电致变色单元与压力敏感单元,所述第三开关、所述第四开关的两侧分别连接所述电致变色单元和所述电源,所述压力敏感单元包括压电层。

进一步地,所述压力敏感单元包括自下而上的下压电电极、压电层、上压电电极所形成的堆叠结构;和/或所述电致变色单元包括自下而上的对电极、离子存储层、电解质层、电致变色层、工作电极所形成的堆叠结构。

进一步地,所述第一开关的两侧分别连接所述电致变色单元的对电极和所述压力敏感单元的下压电电极,所述第二开关的两侧分别连接所述电致变色单元的工作电极和所述压力敏感单元的上压电电极,所述第三开关的两侧分别连接所述电致变色单元的对电极和所述电源,所述第四开关的两侧分别连接所述电致变色单元的工作电极和所述电源。

进一步地,还包括形成在所述第二衬底的第二表面上的下绝缘层,所述压力敏感单元和所述电致变色单元形成在所述下绝缘层之上。

进一步地,还包括形成在所述压力敏感单元上表面的上绝缘层。

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