基座之间的电压或电流，运是因为在不 实际影响输出电压的情况下由放大器提供该电流。 阳化5] 作为另外的背景，让我们用。来表示平面基座端子51和隔膜板端子56之间的电 容，W及用。表示放大器的反相（-)输入和非反相（+)输入之间的电容。该电容包括放大 器的输入电容W及隔膜板端子56和保护元件端子52之间的电容。让我们还假定电流源55 是在频率f处具备有效电流Ji的AC源，W及放大器的开环增益是A。放大器的输出电压U。 可W被写为
[0056]
[0057] 。的影响因此降低了放大器开环增益A的量。平面基座端子51和保护元件端子 52之间的电容对输出电压也没有影响，运是因为它连接在放大器的输出端子和接地端子之 间，且对输出电压几乎没有影响。
[0058] 在图5F中，保护元件被设置到同平面基座几乎相同的电位。如图5F所示，平面基 座端子51连接到具有预定义的或W其它方式已知的电流的电流源55。由于平面基座和保 护元件现在处于几乎相同的电位，基本上没有电流在它们之间流动。保护元件和隔膜板之 间的电位泄漏或电容电流实际上也不影响隔膜板和平面基座之间的电压或电流，运是因为 在不实际影响输出电压的情况下由放大器提供该电流。
[0059] 在图祀和图5F中，保护端子连接至放大器的输出，其中放大器被设置为仅仅跟随 传感器端子之一的电位因此保持保护端子和一个传感器端子之间的电流可忽略。除了图祀 和图5F中所示的方案之外，还可W在本发明内使用此原理的一些变型。
[0060] 图5A至图5F中的所有示例使用反馈配置下的放大器W保持保护元件的电位接近 传感器端子之一的电位，同时保持经过保护端子和隔膜板端子的电流通路分离开。
[0061] 图3和图4的配置图解了适用于降低沿着绝缘侧壁层表面的电阻性泄漏和电容性 泄漏的传感器结构。除此之外，电容压力传感器中也可能发生其它杂散效应。一种效应可 W被称为扩散电容效应或传输线效应。该效应是由侧壁层的有限表面电阻率和侧壁层上的 电容引起的。图6用RC传输线60来图解该扩散电容效应。图6是侧视图，其从传感器结 构的宽度方向示出了传感器结构，W及示出了上文中用图1较详细描述的平面基座61、侧 壁层63和隔膜板66元件。根据传输线理论，从无限RC传输线的端部所见的等效并联电容 Cp和等效并联电阻Rp为：
[0062]
[0063] 其中，r为每单位长度的表面电阻，C为每单位长度的绝缘体电容，W及f是测量频 率。该等效电容和等效电阻与绝缘体电容62并联地禪合，并且与隔膜与平面基座之间的传 感器电容并联地禪合。
[0064] 实际上，有必要保持与湿度有关的电容变化足够小，典型的小于1巧。为了达到 运项目标，需要极高的表面电阻率。让我们假定如下示例配置：其中，侧壁层的表面电阻 是IQis欧姆平方，隔膜板66的周长是5mm，侧壁层的厚度是1μm，侧壁材料的介电系数为 3. 9,W及测量频率为100曲Z。根据运些值，等式（3)给出并联电容0. 83巧W及并联阻抗 1. 9GQ。运是电容变化应保持的水平。如果表面阻抗降至1〇12欧姆平方，电容将升至25巧， 运已经大了 25倍。在后一示例中，增加的并联电容对应于隔膜板66的宽度的仅0. 14μπι 的有效增加。 阳0化]图7图解了如下实施例：其中，通过由绝缘材料层覆盖隔离区域来降低传输线效 应。绝缘材料在此是指任何在电场影响下不传导电流的物质，包括介电材料。图7是从传 感器结构的宽度方向示出传感器结构的侧视图，并且示出了上文用图1较详细描述的平面 基座71、侧壁层73W及隔膜板76元件。在示例传感器结构中，隔离区域被绝缘材料74完 全覆盖，绝缘材料74纯化侧壁层73上表面。在保护范围内也可W应用部分覆盖，其中，绝 缘材料层例如从侧壁层的外表面延伸到隔膜板。
[0066] 与图3相比，RC传输线70现在被转移到绝缘材料层的表面。侧壁层73和绝缘材 料层74的组合的增加的厚度降低了单位长度上的电容，且因此缓解了传输线效应。例如， 如果绝缘材料层74比侧壁高度厚8倍且具有相同的介电系数，则并联电容可W减少至Ξ分 之一。即使湿度会通过绝缘材料扩散，隔膜板76和绝缘材料74之间的接口上的表面阻抗 将在没有自由表面的情况下维持高阻抗。
[0067] 运种降低是显著的，但仍然可能不是对于所有应用都足够的。在图7的实施例中， 绝缘材料层和隔膜板的第一平面材料层的厚度相等。图8图解了另外的实施例，其中绝缘 材料层在侧壁层上表面上从侧壁层83的外表面向间隙延伸一段距离，且覆盖隔离区并覆 盖隔膜板的至少一部分。图8是从传感器结构的宽度方向示出传感器结构的侧视图，并且 示出了上文中用图1较详细描述的平面基座81、侧壁层83W及隔膜板86元件。 W側在图8的配置中，RC传输线80进一步地从平面基座81位移。在图8的结构中，从 隔膜板的第一材料层形成的电容禪合更复杂，运再次减小了扩散效应。然而，为了避免影响 隔膜的压力响应或者由热膨胀失配引起弯曲力矩，绝缘材料层不可W扩展到隔膜区域。有 利地，绝缘材料层84的边缘离隔膜的外围的距离大于隔膜厚度。 W例返回参考图7,除了由传输线效应引起的扩散电容，通过平面基座71和隔膜板76 之间的绝缘材料74形成并联电容75。如果绝缘材料是例如聚合物，则介电系数可能由于湿 度吸收而改变，且因此改变电容75。并联电容85、95也被示出在图8和图9的结构中。 阳070] 图9图解了另外的实施例，其中导电材料层99在侧壁层上表面上从侧壁层的外表 面向间隙在绝缘材料层上延伸一段距离。图9是从传感器结构的宽度方向示出传感器结构 的侧视图，并且示出了上文中用图1较详细描述的平面基座91、侧壁层93W及隔膜板96 元件。图9还示出了图8中较详细描述的绝缘材料94层。在图9的实施例中，绝缘材料层 94也在侧壁层的上表面上从侧壁层93的外表面向间隙延伸一段距离，且覆盖隔离区域W 及隔膜板96的至少一部分。 阳07U在图9的配置中，W先前在图4和图5A至图5F中对保护元件讨论的方式，导电层 99可W连接到电容转换电路W减小RC传输线效应。通过运算放大器电路，能够使从隔膜板 96到导电材料的屏蔽层99的电容97W及从导电材料层99到平面基座91的电容98对在 隔膜板和平面基座之间测量的电容值没有影响。经过绝缘材料层94的电容95将保持与绝 缘器电容92W及隔膜板与平面基座之间的真正传感器电容并联连接。
[0072] 运些实施例不是互斥的，还可W不同的方式结合。例如，图9的传感器结构可W包 括保护元件、导电材料层，并且元件可W彼此连接并且与上文所描述的任一运算放大器电 路一起使用。
[0073] 根据图6至图9,可W理解的是，RC传输线60、70和80的有效并联电容和阻抗（等 式做的Cp和咕）化及并联电容75、85和95与隔膜板63、73、83和93的周长成比例。图 10图解了从传感器结构宽度方向示出的侧视图，W及传感器结构的俯视图。图10示出了上 文中用图1较详细描述的平面基座101、侧壁层103和隔膜板106元件。图10的传感器结 构设置有基准板100,基准板100的厚度和隔膜板相同，具有和隔膜板相同的电性质，并且 在侧壁层103的上表面上的隔离区域上延伸。有利地但不是必要地，基准板和隔膜板具有 相同的材料。由于元件边缘上的相同的条件W及相同的厚度，在隔膜106和基准板100的 外围出现相似的传输线和并联电容效应。
[0074] 隔膜板和平面基座之间测量的电容C泡括下面Ξ项之和：隔膜电容、支撑区域电 容和边缘电容。隔膜电容是指在隔膜的外围之内的隔膜区域Ad上的电容。支撑区域电容 是指侧壁层的被隔膜板覆盖的上表面的部分A的电容。边缘电容在此是指先前论述的 杂散并联电容和传输线电容的组合。因为运些成分均依赖于板的周长，针对电容Cs的等式 可W写为： 阳0巧]
C4)
[0076] 其中，Ad是隔膜面积，A,是侧壁层的上表面上的隔膜板的支撑面积，T是侧壁的高 度（侧壁层的厚度），Ls是隔膜板的周长，εf是侧壁层材料的相对介电常数，ε。是介电常 数，Ce是由侧壁外围上的传输线引起的化及由侧壁层的厚度内的杂散电容引起的每单位长 度的边缘电容。
[0077] 相应地，针对基准板测量的电容旬可W写为：
[0078]
巧）
[0079] 其中，Au是基准板100的面积，W及Lu是基准板100的周长。
[0080] 当压力传感器结构包括至平面基座101的电引线、至隔膜板106的电引线W及至 基准板100的电引线时，它们可W连接到形成输出量（本文中称为补偿传感器电容。胃）的 电路。补偿传感器电容可W被写为：
[0081]
[0082] 其中K是针对基准平板电容的权重系数，等式化）的最后一项包括侧壁层的外边 缘上的传输线及侧壁层的厚度内杂散电容的贡献。可W通过将权重系数K调整为等于隔膜 板的周长Ls与基准板的周长LK之比来消除该贡献。
[0083] Ls_KLr