传感器技术是现代测量和自动化系统中的重要技术之一。几乎每一项技术都离不开传感器，从宇宙的发展到海底的探索，从生产过程控制到现代文明生活。因此，许多国家都非常重视传感器技术的发展。例如，日本将传感器技术列为六大核心技术之一(计算机、通信、激光、半导体、超导体、传感器)。在各种传感器中，压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、易于集成等优点，可广泛应用于压力、高度、加速度、液体流量、流量、液位和压力的测量和控制。此外，它还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等领域。由于这项技术是平面技术和三维加工的结合，便于集成，可用于制作血压计、风速计、水速度计、压力表、电子秤和自动报警装置。压力传感器已经成为各种传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一种传感器。因此，从事现代测量和自动控制的技术人员必须了解和熟悉国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。
1压力传感器的发展
现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志，半导体传感器的发展可分为四个阶段：
(1)发明阶段(1945-1960):这一阶段主要以1947年双极晶体管的发明为标志。此后，半导体材料的这一特性得到了广泛的应用。Smith()和1945年发现了硅和锗的压阻效应，即当一个外力作用在半导体材料上时，它们的电阻会发生明显的变化。根据这个原理，压力传感器是通过在金属薄膜上粘贴应变电阻，即将力信号转换成电信号进行测量而制成的。这个阶段的最小尺寸约为1cm。
(2)技术发展阶段(1960-1970):随着硅扩散技术的发展，技术人员通过选择合适的晶体取向，将应变电阻直接扩散到硅的(001)或(110)晶面上，然后在背面加工成凹形，形成一种称为硅杯的薄硅弹性膜。这种硅杯传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定性好、成本低、易于集成等优点。实现了金属硅共晶，为商业化发展提供了可能。
(3)商业化集成加工阶段(1970-1980):在硅杯扩散理论的基础上，应用了硅的各向异性刻蚀技术，扩散硅传感器的加工技术主要是硅的各向异性刻蚀技术，发展为可以自动控制硅膜厚度的硅的各向异性加工技术[，主要包括V型槽法、浓硼自动停止法、阳极氧化自动停止法、微机控制自动停止法。由于腐蚀可以同时在多个表面进行，因此可以同时生产数千种硅压力膜，实现工厂一体化加工模式，进一步降低成本。
(4)微加工阶段(1980年至今):纳米技术在上世纪末出现，使微加工技术成为可能。
通过微加工工艺，结构压力传感器可以由计算机控制制造，其线性度可以控制在微米范围内。利用这种技术，可以加工和刻蚀微米级的凹槽、条带和薄膜，使压力传感器进入微米级阶段。
国内外压力传感器的研究现状
世界压力传感器的发展趋势主要包括以下几个方向。
2.1光纤压力传感器
这是一种研究成果很多的传感器，但投入实际应用的传感器并不多。其工作原理是利用敏感元件在压力下的变形与反射光强度有关的特性。硅纤维挡板夹在由硅框架和金铬膜组成的膜片结构之间。在压力下，光的强度在通过挡板的过程中会发生变化。通过检测这个微小的变化，我们可以测量
E H公司的电容式压力传感器是由一个基片和厚度为0.8 ~ (-1)的氧化铝()组成，用自熔焊环钎焊在一起。该环具有隔离功能，不需要温度补偿，可以保持长期测量的可靠性和持久的准确性。测量方法采用电容原理。基板上的一个电容CP位于位移最大的膜片中心，另一个参考电容CR位于膜片边缘。因为边缘不易位移，电容值不变，CP的变化与外加压力的变化有关。隔膜的位移和压力之间的关系是线性的。在过载的情况下，附着在基板上的膜片不会被损坏，在没有负载的情况下，它会立即返回到其原始位置，没有任何滞后。过载量可以达到100%，即使损坏也不会泄漏任何污染介质。因此，具有广阔的应用前景。
2.3耐高温压力传感器
一种新的半导体材料碳化硅(SiC)的出现使得制造单晶高温传感器成为可能。报道了一种在500下测试的(6H)碳化硅压力传感器。实验结果表明，当输入电压为5V，测量压力为时，下的满量程输出为~，满量程线性度为%，迟滞为0.17%。500运行10小时后，性能基本不变，100和500的应变温度系数(TCGF)分别为20.19%/和-0.11%/。这种传感器的主要优点是PN结漏电流很小，没有热匹配问题，温升不产生塑性变形，可以批量加工。Ziermann和Rene报道了用单晶N -SiC材料制成的压力传感器，可以在573K下工作，并能抗辐射。在室温下，该压力传感器的灵敏度为20.2毫伏/伏千帕。
2.4硅微机械传感器
随着微加工技术的进步，硅微机械传感器在汽车工业中的应用越来越多。但是随着微机械传感器的小型化，线性度可以达到1 ~ 2 mm，可以放置在人体重要器官进行数据采集。Hachol，Andrzej朱班，JanBochenek报道了一种可用于测量眼球的新方法
2.5具有自测试功能的压力传感器
为了降低调试与运行成本，DirkDeBruyker等人报导了一种具有自测试功能的压阻、电容双元件传感器，它的自测试功能是根据热驱动原理进行的，该传感器尺寸为1.2mm3mm0.5mm,适用于生物医学领域。
2.6多维力传感器
六维力传感器的研究和应用是多维力传感器研究的热点，现在国际上只有美、日等少数国家可以生产。在我国北京理工大学在跟踪国外发展的基础上，又开创性的研制出组合有压电层的柔软光学阵列触觉,阵列密度为2438tactels/cm2、力灵敏1g、结构柔性很好，能抓握和识别鸡蛋和钢球，现已用于机器人分选物。
3压力传感器的发展趋势
当今世界各国压力传感器的研究领域十分广泛,几乎渗透到了各行各业，但归纳起来主要有以下几个趋势：
(1)小型化目前市场对小型压力传感器的需求越来越大，这种小型传感器可以工作在极端恶劣的环境下，并且只需要很少的保养和维护，对周围的环境影响也很小，可以放置在人体的各个重要器官中收集资料，不影响人的正常生活。如美国Entran公司生产的量程为2～500PSI的传感器，直径仅为1.27mm，可以放置在人体的血管中而不会对血液的流通产生大的影响。
(2)集成化压力传感器已经越来越多的与其它测量用传感器集成以形成测量和控制系统。集成系统在过程控制和工厂自动化中可提高操作速度和效率。
(3)智能化由于集成化的出现，在集成电路中可添加一些微处理器，使得传感器具有自动补偿、通讯、自诊断、逻辑判断等功能。
(4)广泛化压力传感器的另一个发展趋势是正从机械行业向其它领域扩展,例如:汽车元件、医疗仪器和能源环境控制系统。
(5)标准化传感器的设计与制造已经形成了一定的行业标准。如ISO国际质量体系;美国的ANSI、ASTM标准、俄罗斯的ГOCT、日本的JIS标准。
4结束语
随着硅、微机械加工技术、超大集成电路技术和材料制备与特性研究工作的进展，使得压力传感器在光纤传感器的批量生产、高温硅压阻及压电结传感器的应用成为可能，在生物医学、微型机械等领域,压力传感器有着广泛的应用前景。
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