MEMSシリコンダイの品質と性能を評価するには、少なくとも部品を自分でテストできるようになるまで、顧客は仕様に頼らなければなりません。 この記事では、これらの圧力センサーダイに関連する最も一般的な仕様について説明します。

MEMSダイについて理解する主なことは、圧力または温度のいずれかにさらされると、入力電圧または励起電圧が供給されている場合、ミリボルト単位の対応する出力が生成されることです。 MEMSダイからのミリボルト出力は本質的に圧力値です。 したがって、MEMSダイで探す一般的な特性は、ダイをさまざまな条件下でテストした場合の安定した再現可能な出力です。

この記事では、さまざまな動作条件下での圧力センサーダイの性能を特徴づけるために使用される一般的な仕様について説明します。

ここで説明する最初の仕様グループは、一般的に特性評価に使用されます MEMSダイが室温でどのように機能するか（25 °C）.

ブリッジ抵抗（またはインピーダンス）： これは、ブリッジの両端で測定された抵抗（オームの法則から、電圧を電流で割ったもの）を示します。 私たちのために ホイートストンブリッジ Sentium®およびMeritUltra™プロセスに沿った設計では、すべてのダイの入力抵抗（+ Eから-E）と出力抵抗（+ Oから-O）は同じです。

オフセット（またはゼロ圧力出力電圧）：これは、ゼロ圧力でのゼロ出力とMEMSダイの実際の出力の差を示します。 オフセットがまったくない場合、圧力がゼロの場合、出力は0 mV/Vになります。 ただし、オフセットが±10 mV / Vの場合、5ボルトの励起との差は±50mVになる可能性があります。 以下の伝達関数の画像を参照してください。

感度（またはスパン）： 一般に、感度とスパンは同義語です。 XNUMXつの用語は、印加された圧力と供給電圧に対するMEMSダイの電気出力または応答を示すために使用されます。 これは通常、一方の軸に出力があり、もう一方の軸に圧力（特定の供給電圧に対する）があるグラフ上の線の傾きで表されます。 以下の伝達関数の画像を参照してください。 感度は通常、マイクロボルト/ボルト/ psi（µV / V / psi）で表されます。

非線形性（または線形性）：これは、出力がどの程度線形/非線形であるかを示しています。 理想的な出力は完全に線形です。 たとえば、一定の5ボルトの電源では、圧力が増加するXNUMX平方インチあたりのポンドごとに、上の伝達関数の画像に示すように、ミリボルト単位の出力は直線的に増加します。 圧力の非線形性は、圧力範囲の中間点で、XNUMXつの違いのいずれかを測定することによって計算されます。XNUMXつは実際の出力と最適な直線（BFSL）の間、もうXNUMXつは実際の出力と実際の出力のXNUMXつの端点を結ぶ目に見えない線。 このラインは、エンドポイントラインまたはターミナルベースと呼ばれます。 下の画像を参照してください。 この画像に示されている実際の出力は、説明のために誇張されています。 圧力の非線形性がBFSLに基づいているかエンドポイントラインに基づいているかにかかわらず、フルスケール出力（FSO）のパーセンテージとして表されます。

圧力ヒステリシス：これは、ゼロ圧力での出力のデルタまたは差を示し、次にフルスケール圧力まで、そしてゼロ圧力に戻ります。 圧力ヒステリシスがないことが理想的です。つまり、圧力がゼロに戻るたびに出力がまったく同じになります。 この仕様は、ダイの再現性を示すXNUMXつの指標になります。 圧力ヒステリシスは、フルスケール出力（FSO）のパーセンテージとして表されます。

次のXNUMXつの仕様は 指定された温度範囲で部品がどのように動作するか。 メリットセンサーでは、すべてのMEMSダイが-40〜150°Cの温度範囲でテストされます。 これらのXNUMXつの仕様は一次効果です。

オフセットの温度係数（TCO）：これは、ゼロ圧力での温度係数（TCZ）とも呼ばれます。 これは、温度が変化すると、ゼロ圧力でオフセットが変化することを示しています。

抵抗の温度係数（TCR）：これは 抵抗がどのように変化するか 温度変化に伴うゼロ圧力で。 ブリッジ抵抗は温度によって大幅に変化します。

温度感度係数（TCS）：これはスパンの温度係数とも呼ばれます。 温度変化によるフルスケール出力の偏差を示します。 温度が上がると、感度が低下します。 したがって、室温では100 mVの出力が得られる可能性がありますが、150°Cでは出力は約75mVに減少します。

すばらしいニュースは、上記のすべてのエラーが再現可能で一貫していることです。つまり、それらは補償にうまく反応します。 メリットセンサーは、MEMSダイの製造に加えて、 圧力センサーパッケージ さまざまな温度範囲で校正を実行します。

ただし、次のXNUMXつの仕様は 補正できないエラー：熱ヒステリシスと長期ドリフト。 したがって、どのMEMSダイを購入するかを決定しようとしている場合は、これらXNUMXつの領域で優れたスペックの部品を製造しているサプライヤーを見つける必要があります。 Merit Sensorは、MEMSダイを含む部品が顧客のアプリケーションで失敗することを顧客が望んでいないことを知っています。 したがって、優れた熱ヒステリシス値と長期安定性を備えたMEMSダイの製造に誇りを持っています。

熱ヒステリシス：これは通常、ゼロ圧力で実行され、温度が室温になってから150°Cに上昇してから室温に戻ってから-40°Cに低下してから再び室温に戻ったときの出力の差を示します等々。 このテストは、多数の熱サイクルにわたるダイの再現性を特徴づけます。 温度が特定の値に戻るたびに同じ出力を取得することが理想的です。

長期安定性（または長期ドリフト）：この仕様は、ダイの出力がどれだけ安定しているか、つまり、時間と持続温度にわたってオフセットがどれだけドリフトしないかを示します。 たとえば、150°Cで300時間部品をテストしました。

注意すべき点の0.25つは、±XNUMX％の精度でMEMSダイを宣伝するデータシートです。 ここにキャッチがあります：その精度は参照します の 室温で非線形性に; 議論された他のエラーは考慮されません。 この記事が、MEMSシリコンダイのさまざまな性能特性と、ダイの性能を定量化するために使用される仕様をよりよく理解するのに役立つことを願っています。

最後に、MEMSダイの技術と性能について詳しく知りたい場合は、 最近放送されたウェビナーを見る、現在オンデマンドです。