中国科学院空天信息研究院陈德永教授、王俊波教授领导的研究团队研发出一种新型微传感器，提高了真空压力检测的精度和测量范围。该项研究成果发表在《微系统与纳米工程》杂志上。

宽量程真空传感器在各个高科技领域发挥着至关重要的作用。例如，在半导体行业中，精确的压力控制对于化学气相沉积和等离子蚀刻等工艺至关重要。然而，现有的传感器技术面临着测量范围和精度之间的权衡：皮拉尼真空计测量范围广但精度不足，而电容式隔膜真空计 (CDG) 精度高但测量范围有限。结合这两种技术的复合传感器体积庞大、结构复杂，并且对气体类型敏感。

为了解决这些问题，该团队研发了一种微机电系统 (MEMS)压力传感器。它使用单个传感元件，将两种谐振器工作模式集成到一块芯片中，能够在六个数量级(从 0.3 Pa 到 100,000 Pa)内平稳运行。在低压(0.3 Pa 至 1,000 Pa)下，它采用“模式定位”模式，将微小的压力变化放大为易于检测的信号。在高压(1,000 Pa 至 100,000 Pa)下，它会自动切换到传统的谐振模式，该模式具有高精度和高稳定性。

这种双模式设计可提供卓越的性能。该传感器在低压环境下的分辨率约为 0.1 Pa，在高压环境下的分辨率约为 2.0 Pa。校准误差极小：低压下 120°C 时的相对偏差为 1.99%，高压下则低至满量程的 0.01%。此外，它还能在 -20°C 至 120°C 的宽温度范围内可靠运行，并且不受不同气体类型的影响。

所有这些功能都集成在一个体积仅为 27.2 立方毫米的紧凑型 MEMS 芯片中，比传统商用传感器芯片小得多，而后者的体积可大 200 多倍。

该研究为半导体制造、太空任务和高精度工程的应用提供了见解。

更多信息： Jiaxin Qin 等，基于弱耦合谐振器的新型高性能宽量程真空传感器，《微系统与纳米工程》(2025 年)。期刊信息： 微系统与纳米工程