[实用新型]一种MEMS皮拉尼真空计

说明书

本实用新型提供一种MEMS皮拉尼真空计，包括衬底和悬置结构，衬底具有凹槽，悬置结构设于凹槽的上方；悬置结构包括平台、第一电阻元件和悬臂梁，平台通过悬臂梁与衬底相连，第一电阻元件设置于平台远离凹槽的一侧，第一电阻元件为面内回转结构分布；第一电阻元件的第一端从悬臂梁上引出电极相连，第一电阻元件的第二端从悬臂梁上引出电极相连；衬底的顶面还设有第二电阻元件，第二电阻元件环绕悬置结构设置。该实用新型皮拉尼真空计利用第二电阻件元件消除第一电阻元件的真空度测量误差，节约成本，提高测量精度。

技术领域

本实用新型涉及微机电系统的真空度测量器件领域，特别涉及一种 MEMS皮拉尼真空计。

背景技术

微机电系统(Micro Electro Mechanical System，简称MEMS)是指在微米量级内设计、融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术制造、集成了多种元件，并适于低成本大批量生产的系统。皮拉尼真空计是一种精度较高、制造工艺和测试都较为简单的真空度检测器件，它利用高真空度下电阻加热体的散热速率和周围气体压强的相关性来测量真空度。通过 MEMS制造工艺制作的微型化皮拉尼真空计具有体积小、测量精度高、易于批量生产等优点，并且制作简单，与一般MEMS工艺相兼容。

皮拉尼传感器通常包含加热体，它暴露于被测的气体环境之中，加热体被流经的电流所加热，被周围的气体散热所冷却。如果气压降低，气体散热减少，因此在加热电流恒定的情况下，加热体的温度就会上升，反之亦然。通常加热体的电阻是温度的函数，并且要求其温度系数较大，通过测量加热体两端的电压及流经的电流，就可以计算得到加热体的电阻，继而求得其温度以及对应的气压。

现有的微型皮拉尼真空计，加热体与衬底之间的温度梯度是影响加热体散热速率的重要因素之一。加热元件的温度直接受到所测真空腔体内部温度的影响，所测腔体外部温度发生变化，也会改变衬底的温度，进而导致加热电阻阻值受环境温度因素影响与对应真空度出现偏差。对于这种条件下的真空度，单一结构的皮拉尼真空计无法消除环境温度造成的影响。 CN104931193A公开了一种带有参考真空室的MEMS皮拉尼真空计，同一衬底上的两个微型皮拉尼真空计，其中一支真空封装在参考室内。将两支皮拉尼真空计一起置于测试环境中，同时输入相同的激励信号，通过外围电路测出对应的输出信号。其中真空封装的皮拉尼真空计不受所测环境真空度的影响，其阻值的变化主要由环境温度引起。未封装的皮拉尼真空计的阻值则同时受到环境气压和环境温度的影响。将两支皮拉尼真空计测得的输出信号差作为真空度测量信号，即可消除环境温度造成的皮拉尼真空计读数误差。但是这种办法导致整个测试装置体积变大、成本变高。

实用新型内容

本实用新型要解决的是环境温度造成的皮拉尼真空计读数误差技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型公开了一种MEMS皮拉尼真空计，包括衬底和悬置结构，所述衬底具有凹槽，所述悬置结构设于所述凹槽的上方；

所述悬置结构包括平台、第一电阻元件和悬臂梁，所述平台通过所述悬臂梁与所述衬底相连，所述第一电阻元件设置于所述平台远离所述凹槽的一侧，所述第一电阻元件为面内回转结构分布；

所述衬底的顶面设有第一电极、第二电极和第三电极，所述第一电阻元件的第一端从所述悬臂梁上引出，并与所述第一电极相连，所述第一电阻元件的第二端从所述悬臂梁上引出，并与所述第二电极相连；其中，所述顶面为靠近所述凹槽开口的外周面；

所述衬底的顶面还设有第二电阻元件，所述第二电阻元件环绕所述悬置结构设置，所述第二电阻元件的一端与所述第一电极相连，所述第二电阻元件的另一端与所述第三电极相连。

可选地，所述第二电阻元件为面内回转结构分布。

可选地，所述第一电阻元件的长度与所述第二电阻元件的长度相等。