FLEXIBLE THIN FILM PRESSURE SENSOR

• Main Authors: LIM, HEE, C, PETROVA, ROUMIANA, S
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 29.12.2004
• Edition: 7
• Subjects: MEASURING; MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER,MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE; PHYSICS; TESTING

Low pressure sensing and imperviousness to corrosion and to the effects of harsh environments are achieved in a pressure sensor that employs a flexible membrane supporting piezoresistive elements. A plurality of piezoresistive elements are aligned substantially collinearly across one surface of the flexible membrane. Innermost piezoresistive elements are disposed in such a way that they experience tension in response to an applied pressure, whereas outermost piezoresistive elements are disposed in such a way that they experience compression in response to the same applied pressure. Contact pads for each end of each piezoresistive element allow the elements to be configured in any number of desirable arrangements. In one exemplary embodiment, four piezoresistive elements are disposed along a main central axis of the membrane. The contacts of the elements are connected to form a Wheatstone bridge. Conventional Wheatstone bridge techniques are utilized to convert an applied pressure into an output electrical signal. The membrane includes amorphous or nanocrystalline semiconductor layers grown on a flexible substrate such as Kapton or suitable plastic materials. Selon l'invention, une détection basse pression et une imperméabilité à la corrosion et aux effets de milieux sèvères sont réalisées par un capteur de pression qui emploie une membrane souple servant de support à des éléments piézorésistifs. Plusieurs éléments piézorésistifs sont alignés de manière sensiblement colinéaire sur la largeur d'une surface de la membrane souple. Les éléments piézorésistifs les plus à l'intérieur sont disposés de façon à se tendre en réaction à une pression appliquée, tandis que les éléments piézorésistifs les plus à l'extérieur sont disposés de façon à se comprimer en réaction à la même pression appliquée. Des plots de contact pour chaque extrémité de chaque élément piézorésistif permettent d'arranger les éléments en un nombre illimité de configurations désirables. Dans un mode de réalisation exemplaire, quatre éléments piézorésistifs sont disposés le long d'un axe central principal de la membrane. Les contacts des éléments sont connectés pour former un pont de Wheatstone. Des techniques classiques de montage en pont de Wheatstone sont utilisées pour convertir une pression appliquée en un signal électrique de sortie. La membrane comprend des couches amorphes ou nanocristallines obtenues par tirage sur un substrat souple, tel que des matériaux Kapton ou des matériaux plastiques appropriés.