[发明专利]具有基于JFET的桥接电路的压阻式转换器和压阻式压力传感器

说明书

本发明涉及具有基于JFET的桥接电路的压阻式转换器。在实施例中一种压阻式转换器包括具有经受施加的力的机械结构的衬底。至少部分形成在所述机械结构上的桥接电路包括第一半和第二半。所述桥接电路的所述第一半具有串联联接的第一结场效应晶体管(JFET)和第一压电电阻器，并且所述桥接电路的所述第二半具有串联联接的第二JFET和第二压电电阻器。所述压阻式转换器可为压阻式压力传感器，所述机械结构可为膜片，并且所述施加的力可为施加的压力。

技术领域

本发明大体上涉及压阻式转换器。更具体来说，本发明涉及具有基于JFET的桥接电路的压阻式转换器。

背景技术

压力传感器用于各种应用中，包括例如，商业、汽车、航空、工业和医疗应用。一种类型的压力传感器为压阻式压力传感器。压阻式压力传感器通常包括压敏膜片，在该压敏膜片上形成了具有多个压电电阻器的压阻式桥接电路。压电电阻器通常放置在膜片的边缘附近，在该边缘处在外部压力下应力变化高。因此，施加在膜片上的外部压力引起膜片弯折或弯曲，这影响压电电阻器的电阻。电阻的变化可通过电子电路检测，该电子电路输出表示施加的压力的电信号。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种压阻式转换器，包含：

具有经受施加的力的机械结构的衬底；和

至少部分形成在所述机械结构上的桥接电路，所述桥接电路包括第一半和第二半，所述桥接电路的所述第一半具有串联联接的第一结场效应晶体管(JFET)和第一压电电阻器，并且所述桥接电路的所述第二半具有串联联接的第二JFET和第二压电电阻器。

在一个或多个实施例中，所述桥接电路的所述第一半与所述桥接电路的所述第二半并联联接，使得在所述第一和第二JFET之间的第一节点形成第一输入端子，在所述第一和第二压电电阻器之间的第二节点形成第二输入端子，在所述第一JFET和所述第一压电电阻器之间的第三节点形成第一输出端子，并且在所述第二JFET和所述第二压电电阻器之间的第四节点形成第二输出端子。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二JFET中的每个包含：

与所述第三和第四节点中的对应一个节点联接的源极；

与所述第一节点联接的漏极；和

联接到栅极电压元件的栅极。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二输入端子联接到源极电压元件，并且所述第一和第二输出端子提供指示所述施加的力的在所述第一和第二输出端子两端的输出电压。

在一个或多个实施例中，所述第一JFET为第一金属半导体场效应晶体管(MESFET)；并且

所述第二JFET为第二MESFET。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二MESFET被配置成在饱和模式中操作。

在一个或多个实施例中，响应于所述施加的力，在所述第一和第二JFET中的每个中的电流与所述第一和第二JFET的沟道迁移率的变化成比例地改变，所述沟道迁移率响应于所述第一和第二JFET对所述施加的力的第一压阻式响应；并且

响应于所述施加的力，所述第一和第二压电电阻器的第二压阻式响应与所述第一和第二压电电阻器的电阻器迁移率的变化成比例地改变。

在一个或多个实施例中，所述衬底包含硅、锗、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)中的至少一种。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二JFET中的每个包含形成在所述衬底上的源极、漏极和栅极，其中在没有介入压电材料层的情况下，所述栅极在所述衬底的表面上形成。

在一个或多个实施例中，所述压阻式转换器包含压力传感器，所述机械结构包含膜片，并且所述施加的力为施加的压力。