随着微电子机械系统(MEMS)制造技术水平的提高,MEMS压阻式压力传感器的应用范围也越来越广,这也对其性能提出了更高的要求。目前传统的压阻式压力传感器普遍存在着温度漂移系数大和灵敏度低等问题。基于硅铝异质结的压力传感器为上述问题提供了一种解决方案。本文以此设计了基于硅铝异质结的压力传感器芯片及其测量系统。首先,提出了一种由四个硅铝异质结组成的压力传感器,其中硅铝异质结为掺杂硅和金属铝组成的混合结构。阐述了硅铝异质结压力传感器的工作原理,然后对其结构与材料特性参数进行了理论推导分析和有限元优化仿真,着重讨论了传感器的理论灵敏度和信噪比。随后根据理论计算和优化仿真的结果,对硅铝异质结压力传感器的版图进行了设计,并相应地确定了传感器的制造工艺流程,进而完成了传感器的加工和封装。其次,针对制作好的硅铝异质结传感器芯片,本文设计了一套硬件测量系统,该系统以STM32F407ZGT6微处理器为核心,拥有数据采集处理分析以及基于PID(Proportion、Integral、Derivative,比例积分微分)算法的恒温控制等功能。该系统软件以μCOS-Ⅲ操作系统和STemWin图形编辑软件为核心,实现了数据的实时动态显示、人机交互图形界面等功能,并可以通过蓝牙、WIFI进行无线数据传输。最后,对封装好的硅铝异质结压力传感器进行了实验测试分析与软硬件补偿。实验测试和对比表明:在-20℃到60℃温度范围内,经过遗传算法改进的小波神经网络和最小二乘算法软件补偿过后,在0～1000kPa的压力范围内,基于单个硅铝异质结的压力传感器的灵敏度可达到0.128 mV/(V·kPa),综合精度可达到0.93%FS。而在-20℃到60℃温度范围内,在0～300kPa压力范围内,在硬件补偿和恒温控制下,基于单个硅铝异质结的压力传感器的灵敏度可达到0.122mV/(V·kPa),综合精度可达到2.43%FS。若采用传感器上的两个硅铝异质结传感单元同时测量,灵敏度还将增加1倍,说明硅铝异质结压力传感器及其测量系统具有较高的灵敏度和整体测量精度。本文的研究结果为后续硅铝异质结压力传感器研究提供了有益的参考。