Optimization Design of Piezoresistive Diamond Pressure Sensor

A novel optimization design method for diamond high-temperature pressure sensor is introduced. The thin plate bending theory is used to study the strain distribution of polycrystalline diamond square membrane under uniform load at small and large deflections. The main issues that should be considered in the design, including the doping concentration of diamond force-sensitive resistor strips, the form of the bridge, the distribution of the resistor strips on the diaphragm, and the effective length and shape of the resistor strips, are discussed. The optimal effective length of the force-sensitive resistor strip is determined by a simulation program, and the influence of factors such as the thickness of the sensitive diaphragm and the square resistance on the effective length of the resistor strip and the output response is analyzed. Keywords: diamond; pressure sensor; sensitivity; optimum design Abstract :Optimum design considerations for poly2diamond piezoresistive pressure sensors are demonstrated. The strain distribution based on small and large deflection theories of diamond square diaphragm was studied using theories of plate bend. Some main problems which should be taken into account during design , including the dopant concentration of resistors ,the configuration of Wheatstone bridge ,the arrangement of resistors on squarediaphragm and the effective length and shape of resistors , were discussed. The optimum effective length of resis2 tors has been calculated by a simulation program ,and the effects of thickness of square diaphragm and sheet resis2 tance on the effective length and output responses were analyzed.Key Words :diamond ; pressure sensor ; sensitivity ; optimum design