1.目的及意义

电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。随着微机电系统（MEMS）研究及应用的兴起，微型传感器的重要性日益突出，微型电容式传感器由于其优良特性，受到青睐，国内外很多机构从事相关研究。

1.1国内外现状分析

在MEMS传感器中, 一种常用的力的检测方式是通过检测梳齿电容的变化：用微机械结构把力转换为位移, 位移改变的同时梳齿之间的电容量发生变化, 用电路检测电容变化 , 最终可以反映被检测的力^[1]。区别于普通的电容传感器，作为MEMS的传感器，通常采用硅(Si)作为敏感材料，利用硅薄膜在凹槽中的形变来感应外界压力的变化，薄膜的形变转换成电信号输出，供后端进行处理^[2]。市售产品中，绝大多数的超微传感器是采用MEMS硅压阻压力传感器技术制作的。但这类传感器是变间隙型的，其线性度较差并且易受温度影响^[3]。针对这类传感器的问题，国内外有不少的改进和优化相关研究。

陈志勇的一种提高电容式力传感器线性度的结构设计，利用力-极板位移之间的非线性抵消极板位移-电容变化量之间的非线性的结构方式，这种采用故意设计非线性结构成变间隙方式可以在一定程度上抵消位移-电容关系的非线性, 提高力-电容之间关系的线性度^[4]。但是这种方设计复杂，加工精度要求高，生产相对困难。

马彦华，刘倩等以光纤光栅为敏感元件，光纤光栅粘于菱形钢结构工形膜片中心轴线上，可将压力转换为光纤光栅轴向应变，通过解调光栅的中心波长漂移即可得到压力大小^[5]。将压力信号转化为光信号，提高了灵敏度和准确性。但存在诸如传感器表面不平、施压不均、光纤光栅与膜片的粘连不足问题。

滕建财等采取从外围电路进行补偿的方式，利用MAX1450芯片，设计了外围电路接入到已有的微型压力传感器中，能够对传感器的失调起到补偿和校正的作用，使之保持良好的线性度^[6]。但是这种设计方案只能针对特定传感器的电路适用。

陶也，曾毅波等利用硅－玻璃键合工艺，结合浓KOH溶液超声腐蚀与化学机械抛光的方法，得到了壁薄、均匀、平整的硅基薄膜^[7]。硅薄膜是MEMS和传感器制备中经常采用的结构，是微型压力传感器的关键技术，硅薄膜精度的提高有利于传感器的线性度及精度。

Sumit Kumar Jindal等提到了利用碳化硅（SiC）代替硅作为主要敏感材料，利用SiC-AlN-SiC的阶梯结构实现传感器工作范围内线性度，并利用仿真软件验证其可靠性^[8]。但是相关的传感器还未进行实物测试。

王呈祥，李得天等设计了一种新型岛状结构下电极，增加了电容式真空传感器测量范围、提高抗过载能力。上下电极之间距离很小，能增大电容值，减小应力值^[9]。但是在低压条件下结构相对复杂，成本更高。