梁 庭，贾传令，李 强，王心心，李永伟，雷 程

(中北大学，电子测试技术重点实验室，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原 030051)

0 引言

高温压力传感器广泛应用于深空探测、航空航天、大飞机和涡轮式发动机等许多国家重大工程和民用工程[1]。目前硅基压力传感器应用较多，但由于在超过500 ℃环境下硅材料易氧化、易腐蚀且发生塑性变形限制了其进一步高温应用[2-3]。近年来，基于新材料、新结构的高温压力传感器成为新的研究方向。SiC材料具有抗辐射、耐化学腐蚀、高热导率、高硬度和弹性模量等特性成为制作高温、高频等MEMS器件的理想材料[4]。压力传感器的工作原理主要有压阻式和电容式，压阻式一般对工作温度较为敏感，且需要温度补偿，而电容式压力传感器受温度影响较小，因此本文提出一种基于SiC材料的电容式耐高温压力传感器，采用变间距式结构，具有灵敏度高及低非线性等优点[5-6]。

1 工作原理与结构设计

1.1 工作原理

本实验制备了电极板裸露在电容腔外部的变间距式的电容式压力传感器，其结构如图1所示。

图1 变间距式电容压力传感器结构图

当传感器下极板的位置不发生变化，上极板受到外界压力时，使两极板间距tg改变，从而使电容值发生变化[7]。传感器初始电容C0的计算如式(1)所示：

(1)

式中：tg为电容腔间距；a为正方形敏感膜边长；ε0为敏感膜材料(SiC)介电常数，ε0=8.854 187 817× 10-12F/m；εr为真空介电常数；tm1为电容腔顶部距上极板厚度；tm2为电容腔底部距下极板间厚度。……