ITTO20120145A1 - Trasduttore integrato provvisto di un sensore di temperatura, e metodo per rilevare una temperatura di tale trasduttore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“TRASDUTTORE INTEGRATO PROVVISTO DI UN SENSORE DI TEMPERATURA, E METODO PER RILEVARE UNA TEMPERATURA DI TALE TRASDUTTOREâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un trasduttore, in particolare un sensore di pressione piezoresistivo, provvisto di un sensore di temperatura, e ad un metodo per rilevare una temperatura di tale trasduttore.

Sono note tecniche di microlavorazione (“micromachining†) per realizzare sensori di pressione integrati di materiale semiconduttore. Tali sensori possiedono numerosi vantaggi in termini di basso costo, alto grado di funzionalità e affidabilità, buon rapporto segnale/rumore, integrabilità con circuiti di memoria per la realizzazione di sensori intelligenti, e elevata riproducibilità. I micro sensori di pressione a semiconduttore presenti sul mercato si basano sostanzialmente su due effetti fisici: effetto piezoresistivo, in base al quale l’inflessione di una membrana di silicio causata dalla pressione squilibra un ponte di Wheatstone realizzato con resistenze diffuse nella membrana; ed effetto capacitivo, in base al quale la pressione induce lo spostamento di una membrana che costituisce l’elettrodo mobile di un condensatore (determinandone una variazione di capacità). Nel seguito verranno considerati solo sensori di pressione che utilizzano il primo effetto, cioà ̈ sensori piezoresistivi.

Un metodo di fabbricazione di un sensore di pressione piezoresistivo tipo noto à ̈ descritto, ad esempio, in EP 822398 o in EP 1577656. Le membrane di tali sensori, per garantire un buon funzionamento, devono avere uno spessore omogeneo ben controllato ed inoltre non devono presentare stress meccanici intrinseci (tensili e compressivi). Un metodo di fabbricazione di una membrana atta all’uso in sensori di pressione piezoresistivi à ̈, ad esempio, descritto in US 7871894.

Uno dei principali svantaggi dei sensori di pressione piezoresistivi à ̈ l’elevata deriva termica che essi subiscono al variare della temperatura. In assenza di compensazione, una variazione di temperatura di circa 10 °C in un sensore di pressione piezoresistivo può provocare una deriva del segnale d'uscita non trascurabile, in particolare per applicazioni che richiedono elevata sensibilità (es., applicazioni mediche quali respiratori artificiali, spirometri, altimetri, barometri, ecc.). Per questo motivo à ̈ necessario equipaggiare questi sensori con un sistema di compensazione della deriva termica. Uno dei metodi noti comprende inserire tali sensori in un circuito di trasduzione basato sul ponte di Wheatstone. Questa modalità prevede di inserire sul ramo opposto del ponte, elementi piezoresistivi sostanzialmente uguali a quelli montati sull'elemento sensore, ma disposti in modo da non subire deformazioni legate alla pressione applicata alla membrana. Al variare della temperatura, tutti i piezoresistori subiscono circa la stessa deriva termica. In questo modo, gli elementi usati per la compensazione riequilibrano il ponte di Wheatstone riducendo la dipendenza del segnale di pressione di uscita dalla temperatura del trasduttore.

Tuttavia, a causa di variazioni di layout del sensore, variazioni di morfologia dei piezoresistori legate a variazioni del processo di fabbricazione, concentrazioni locali di impurità, e in generale altre condizioni di “mismatch†fisici, anche nel caso di collegamento dei piezoresistori a ponte di Wheatstone, variazioni del segnale di pressione di uscita dal ponte non sono completamente indipendenti da variazioni di temperatura del sensore. Una ulteriore fase di compensazione delle variazioni del segnale di uscita causate dalla temperatura à ̈ pertanto necessaria. A tal fine, à ̈ necessario acquisire un segnale correlato alla temperatura a cui i piezoresistori sono sottoposti durante l’uso. Sono stati pertanto proposti sensori di temperatura disposti in prossimità del sensore di pressione, atti ad essere utilizzati per la compensazione termica del sensore di pressione. Tali sistemi a doppio sensore mostrano un gradiente di temperatura tra il sensore di temperatura e la membrana del sensore, a causa della diversa dislocazione fisica. Il tempo che intercorre per la stabilizzazione del gradiente di temperatura à ̈ noto come “warm-up drift†.

Una soluzione a questo problema à ̈, ad esempio, proposta da Kuo Huan Peng, C. M. Uang and Yih Min Chang, "The temperature compensation of the silicon piezoresistive pressure sensor using the half-bridge technique", Proc. SPIE 5343, 292 (2004). Qui, il drift di uscita del ponte a causa della variazione di temperatura à ̈ minimizzato mediante circuiti di autoguadagno (AGC) per regolare (“adjust†) automaticamente la tensione alimentata al ponte. Questa soluzione ha tuttavia alcuni svantaggi. In particolare la dimensione del sensore di pressione à ̈ notevolmente aumentata per alloggiare il circuito di rilevamento della temperatura; inoltre, un elevato numero di piazzole (“pads†) à ̈ utilizzato, per polarizzare correttamente sia i piezoresistori che il circuito di rilevamento della temperatura.

Scopo della presente invenzione à ̈ fornire un trasduttore provvisto di un sensore di temperatura, e un metodo per rilevare una temperatura di tale trasduttore.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un trasduttore provvisto di un sensore di temperatura, e un metodo per rilevare una temperatura di tale trasduttore, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Per una migliore comprensione della presente invenzione ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista in sezione di un dispositivo sensore di pressione piezoresistivo MEMS (“MEMS piezoresistive pressure-sensing device†), secondo una forma di realizzazione di tipo noto;

- la figura 2 mostra una vista in sezione di un dispositivo sensore di pressione piezoresistivo MEMS, secondo una ulteriore forma di realizzazione di tipo noto;

- la figura 3 mostra, in vista superiore, un dispositivo di pressione piezoresistivo MEMS, secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione di figura 1e figura 2;

- la figura 4 Ã ̈ un circuito equivalente che illustra la connessione a ponte di Wheatstone dei piezoresistori del trasduttore di figura 3;

- la figura 5 Ã ̈ un circuito equivalente che illustra diodi parassiti del trasduttore secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione delle figure 1 e 2;

- la figura 6 mostra, in vista superiore, un dispositivo sensore di pressione piezoresistivo MEMS accoppiato ad un circuito elettrico atto a polarizzare diodi parassiti del trasduttore al fine di ricavare una informazione relativa alla temperatura del trasduttore;

- la figura 7 mostra, in vista superiore, il dispositivo sensore di pressione piezoresistivo MEMS di figura 6 accoppiato ad un circuito elettrico di lettura della tensione ai capi dei (“across†) diodi parassiti, quando polarizzati come mostrato in figura 6;

- la figura 8 mostra una curva che descrive l’andamento della tensione ai capi dei diodi parassiti del trasduttore di figura 7 in funzione della temperatura;

- la figura 9 mostra, in vista superiore, un dispositivo sensore di pressione piezoresistivo MEMS secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione;

- le figure 10a e 10b mostrano un circuito elettrico equivalente di diodi parassiti del trasduttore di figura 9; e

- la figura 11 mostra un sensore di pressione comprendente un dispositivo sensore di pressione piezoresistivo MEMS secondo una qualsiasi delle forme di realizzazione della presente invenzione.

La presente invenzione si riferisce ad un trasduttore, in particolare realizzato in tecnologia MEMS, provvisto di un sensore di temperatura integrato nello stesso substrato o corpo che alloggia il trasduttore. Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il trasduttore à ̈ un sensore di pressione comprendente una struttura di rilevamento atta a (“adapted to†) rilevare una pressione esterna applicata. La struttura di rilevamento à ̈, in particolare, una membrana flessibile provvista di uno o più piezoresistori che variano il proprio valore di resistenza elettrica dipendentemente dalla flessione della membrana quando la pressione esterna à ̈ applicata.

Il trasduttore à ̈ nel seguito indicato genericamente con il numero di riferimento 100, ed à ̈ fabbricato secondo tecniche di tipo noto. Nel seguito vengono descritte alcune fasi per la realizzazione di un sensore di pressione provvisto di una membrana flessibile, in cui la dislocazione (“displacement†) della membrana da una posizione di riposo ad una posizione operativa viene rilevata mediante l’utilizzo di piezoresistori. L’applicazione di una pressione P alla membrana provoca, come noto, una variazione del valore di resistenza dei piezoresistori. Tale variazione del valore di resistenza può essere associato ad una entità di dislocazione della membrana, e dunque ad un valore della pressione P applicata.

Le fasi di fabbricazione del trasduttore 100 sono descritte nel seguito con riferimento alla figura 1. Innanzitutto, si dispone una fetta 1 di materiale semiconduttore, avente un lato fronte 1a e un lato retro 1b. La fetta 1 comprende, secondo una forma di realizzazione, un substrato 2 di silicio drogato tipo N ed uno strato epitassiale 3 anch’esso di silicio drogato di tipo N. Il substrato 2 e lo strato epitassiale 3 formano, genericamente, un corpo semiconduttore. Il corpo semiconduttore può essere formato di, o comprendere, materiali semiconduttori diversi dal silicio, sono utilizzabili. Quindi, nello strato epitassiale 3, vengono realizzati piezoresistori 5 (due piezoresistori sono mostrati in vista in sezione in figura 1a). I piezoresistori 5 sono formati, tipicamente, mediante una fase di impianto, nello strato epitassiale 3, di specie droganti di tipo P, e successivo processo termico di diffusione.

In seguito, la fetta 1 viene mascherata in modo da coprire il lato retro 1b ad eccezione di una zona del lato retro 1b in cui si desidera formare la membrana del trasduttore 100. Viene quindi effettuato un attacco del lato retro 1b della fetta 1 (ad esempio attacco anisotropo) in modo da rimuovere porzioni del substrato 2 esposte. Tra il substrato 2 e lo strato epitassiale 3 può essere previsto (in modo non mostrato in figura 1) uno strato di interruzione dell’attacco (“etch-stop layer†). In questo modo, l’attacco del substrato 2 si ferma allo strato di etch-stop e non prosegue verso lo strato epitassiale 3. Si forma così una membrana sospesa 6, formata da porzioni dello strato epitassiale 3 sospese al di sopra della cavità formata nel substrato 2 mediante la fase di attacco precedente. I piezoresistori 5 si estendono in regioni periferiche della membrana sospesa 6, in corrispondenza di porzioni di quest’ultima maggiormente soggette a stress quando la membrana sospesa 6 deflette, durante l’uso.

Secondo diverse forme di realizzazione, la membrana sospesa 6 può essere formata senza necessità di attaccare la fetta 1 dal latro retro 1b. Tale variante à ̈ mostrata in figura 2 in cui, tra il substrato 2 e lo strato epitassiale 3, viene formato uno strato di interfaccia 7, ad esempio di nitruro di silicio. In generale, lo strato di interfaccia 7 à ̈ di un materiale che può essere selettivamente rimosso senza danneggiare il substrato 2 e lo strato epitassiale 3. Quindi, mediante attacco mascherato, vengono formate trincee 8 in corrispondenza del lato fronte 1a della fetta 1, attraverso lo strato epitassiale 3 fino a raggiungere lo strato di interfaccia 7. Una successiva fase di attacco umido attraverso le trincee 8 così formate consente di rimuovere selettivamente porzioni dello strato di interfaccia 7 estendentisi al di sotto dello strato epitassiale 3, formando la membrana sospesa 6. I piezoresistori 5 si estendono in regioni periferiche della membrana sospesa 6 così formata, in corrispondenza di porzioni di quest’ultima maggiormente soggette a stress quando la membrana sospesa 6 deflette, durante l’uso.

Risulta evidente che altre forme di fabbricazione sono possibili. In particolare, il substrato 2 e lo strato epitassiale 3 possono essere sostituiti da un substrato SOI (“silicon over insulator†).

Indipendentemente dalla forma di fabbricazione della membrana sospesa 6, sono inoltre formate piazzole di contatto elettrico (non mostrate nelle figure 1 e 2) al di sopra dello strato epitassiale 3 ed in contatto elettrico con ciascun piezoresistore 5. Le piazzole di contatto elettrico sono, ad esempio, di materiale metallico. Le piazzole di contatto elettrico possono essere formate sulla fetta 1 a distanza dai rispettivi piezoresistori 5, ed elettricamente collegate con questi ultimi mediante piste conduttive (ad esempio anche’esse di materiale metallico). Tipicamente, uno strato dielettrico si estende tra lo strato epitassiale 3 e le piste conduttive, in modo tale che queste ultime sono elettricamente isolate dallo strato epitassiale 3.

È così possibile, durante l’uso, polarizzare i piezoresistori 5 in modo da realizzare un collegamento a ponte di Wheatstone (si vedano ad esempio le figure 3 e 4).

La figura 3 mostra, in vista superiore, una membrana sospesa 6 provvista di quattro piezoresistori 5. La membrana sospesa 6 di figura 3 ha forma circolare, ma altre forme sono possibili, ad esempio quadrangolare. Due piezoresistori 5 si estendono allineati tra loro lungo un asse X passante per il centro O della membrana sospesa 6 (ovvero speculari rispetto ad un asse Y passante per il centro O della membrana sospesa 6 e ortogonale all’asse X); altri due piezoresistori 5 si estendono allineati tra loro lungo l’asse Y passante per il centro O della membrana sospesa 6 (ovvero speculari rispetto all’asse X).

Ciascun piezoresistore 5 possiede un primo e un secondo terminale di conduzione 5a, 5b, e ciascun terminale di conduzione 5a, 5b à ̈ elettricamente accoppiato ad una rispettiva piazzola (“pad†) formata in corrispondenza del lato fronte 1a della fetta 1 (in figura 3 tale collegamento à ̈ mostrato mediante una linea tratteggiata). In figura 3 le piazzole sono mostrate in modo schematico e identificate con i numeri di riferimento 18a, 18b, 20a, 20b. Inoltre, piezoresistori 5 immediatamente adiacenti tra loro lungo il perimetro della membrana sospesa 6 hanno un rispettivo terminale di conduzione 5a, 5b elettricamente accoppiato ad una stessa piazzola 18a, 18b, 20a, 20b, in modo tale che i quattro piezoresistori 5 sono tra loro collegati a ponte di Wheatstone (si veda anche la figura 4).

Come detto, i piezoresistori 5 sono realizzati da regioni drogate di tipo P estendentisi nello strato epitassiale 3 di tipo N. Ciascun piezoresistore 5 forma, con lo strato epitassiale 3, un rispettivo diodo (giunzione PN). In particolare, sono presenti quattro diodi (D1-D4 in figura 5), ciascuno formato da un rispettivo piezoresistore 5 (P) e dallo strato epitassiale 3 (N). Lo strato epitassiale 3 ha la funzione di terminale di conduzione 21 comune a tutti i diodi così formati.

Collegando elettricamente le piazzole 18a, 18b, 20a, 20b ad uno stesso terminale di conduzione, tutti i diodi D1-D4 risultano essere collegati tra gli stessi terminali di conduzione, e dunque sono tra loro collegati in parallelo. Poiché i diodi D1-D4 così connessi hanno i terminali di conduzione in comune, essi possono essere visti come un singolo diodo equivalente Deq. La caratteristica corrente-tensione (I, V) del diodo equivalente Deqottenuto connettendo in parallelo i diodi D1-D4, al variare della pressione, non subisce variazioni poiché le variazioni dei singoli diodi D1, D3 e D2, D4 sono tra loro complementari in corrente e si compensano. In altre parole, al variare della pressione, la caratteristica I, V del diodo equivalente Deq può essere considerata anch’essa come "equivalente" a quella di un diodo di area pari alla somma delle aree dei diodi D1-D4 e caratteristica, con area unitaria, pari a quella ottenuta dalla media delle caratteristiche dei diodi D1, D3 o dei diodi D2, D4.

Il diodo equivalente Deqà ̈ utilizzato, secondo la presente invenzione, come sensore di temperatura integrato nella fetta 1, disposto in corrispondenza del trasduttore 100 e dunque non soggetto a fenomeni di “warm-up drift†.

Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il metodo per rilevare il valore di temperatura a cui il trasduttore 100 à ̈ soggetto durante l’uso, comprende le seguenti fasi: alimentare una corrente IDIODE=I1, avente un primo valore noto, ai diodi D1-D4 collegati in parallelo tra loro come da figura 5; rilevare un valore di tensione VDIODE=V1ai capi dei (“across†) diodi D1-D4 collegati in parallelo quando la corrente IDIODE=I1à ̈ alimentata; e correlare il valore di tensione VDIODE=V1così rilevato ad un valore di temperatura (ad esempio mediante associazione lineare tra il valore di tensione VDIODE=V1rilevato e il valore di temperatura che si desidera ricavare). Questa ultima fase di correlare à ̈ resa possibile dal fatto che l’andamento della tensione ai capi di un diodo (ed equivalentemente ai capi dei diodi D1-D4 collegati in parallelo) varia con una legge conosciuta che dipende dalla temperatura a cui il diodo opera. Questa legge à ̈ descritta nel seguito (si veda l’equazione (3)).

Durante l’uso dei diodi D1-D4 come sensore di temperatura, l’associazione immediata tra un valore di tensione VDIODEe la temperatura a cui il diodi D1-D4 operano, à ̈ realizzata utilizzando una opportuna funzione di correlazione (ipotizzando che i diodi D1-D4 operino in regione lineare, tale funzione à ̈ una funzione lineare). Questa funzione può essere definita dal produttore del sensore di pressione, ad inizio vita dello stesso, o, alternativamente, dall’utilizzatore del sensore di pressione. È altresì possibile prevedere fasi automatiche di aggiornamento di tale funzione da svolgersi automaticamente durante la vita operativa del sensore di pressione. Il metodo per ottenere tale funzione à ̈ descritto in dettaglio in seguito (equazioni (8)-(11b)).

Secondo una diversa forma di realizzazione, il metodo qui sopra descritto può essere implementato applicando la corrente I1ad un singolo diodo scelto tra i diodi D1-D4, e rilevando la tensione V1ai capi di tale diodo. Alternativamente, il metodo qui sopra descritto può essere implementato applicando la corrente I1ad una pluralità di diodi, collegati tra loro in parallelo, scelti come sottoinsieme dei diodi D1-D4 (ad esempio ai soli diodi D1, D2), e rilevando la tensione ai capi di tali diodi.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione, il metodo per rilevare il valore di temperatura a cui il trasduttore 100 à ̈ soggetto durante l’uso, comprende le seguenti fasi: alimentare una corrente IDIODE=I1, avente un primo valore noto, ai diodi D1-D4 collegati in parallelo tra loro come da figura 5; rilevare un valore di tensione VDIODE=V1ai capi dei (“across†) diodi D1-D4 collegati in parallelo quando la corrente IDIODE=I1à ̈ alimentata; alimentare una seconda corrente IDIODE=I2, avente valore diverso dal valore della prima corrente IDIODE=I1, ai diodi D1-D4 collegati in parallelo come da figura 5; rilevare un secondo valore di tensione VDIODE=V2ai capi dei diodi D1-D4 collegati in parallelo quando la corrente IDIODE=I2à ̈ alimentata; eseguire una operazione di sottrazione tra il primo e il secondo valore della tensione rilevata (cioà ̈ V1-V2) ottenendo un valore differenza ∆VDIODE; e associare il valore differenza ad un valore di temperatura. Questa ultima fase di associare à ̈ resa possibile dal fatto che l’andamento della tensione differenziale ∆VDIODEai capi di un diodo (ed equivalentemente ai capi dei diodi D1-D4 collegati in parallelo) varia con una legge conosciuta che dipende dalla temperatura a cui il diodo opera. Questa legge à ̈ descritta nel seguito (si veda l’equazione (6)). Secondo una diversa forma di realizzazione, anche questa ulteriore forma di realizzazione del metodo può essere implementata applicando le correnti I1, I2ad un singolo diodo scelto tra i diodi D1-D4, e rilevando le tensioni V1, V2ai capi di tale singolo diodo. Alternativamente, lo stesso metodo può essere implementato applicando le correnti I1, I2ad una pluralità di diodi, collegati tra loro in parallelo, scelti come sottoinsieme dei diodi D1-D4 (ad esempio ai soli diodi D1, D2), e rilevando le tensioni V1, V2ai capi di tali diodi.

Per comprendere in maggior dettaglio come il diodo equivalente Deqà ̈ utilizzato per misurare la temperatura della fetta 1, vengono qui introdotte alcune equazioni descrittive del funzionamento di un diodo come sensore di temperatura. La corrente IDIODEche scorre attraverso il diodo equivalente Deqquando esso à ̈ polarizzato ad una tensione VDIODE, à ̈ data, come noto, dall’equazione (1):

V DIODE

I nV T

DIODE= ISe (1) dove VDIODEà ̈ la tensione applicata ai capi del diodo equivalente, tra il terminale 21 e i terminali 18a, 18b, 20a, 20b; “IS†à ̈ una costante che dipende da una pluralità di fattori tra cui l’area equivalente del diodo Deqe la sua temperatura (in particolare, IS=Js·AD, con JSpari alla densità di carica, variabile con la temperatura, e ADpari all’area equivalente del diodo Deq); ed “n†à ̈ il coefficiente di emissione (costante), approssimabile

con il valore 1 nel caso di diodo in silicio e per bassi valori di corrente IDIODE.

Il fattore “VT†nell’equazione (1) à ̈ la tensione termica ed à ̈ data dall’equazione (2):

VT =<KT>

q

( 2)

dove “K†à ̈ la costante di Boltzman; “T†à ̈ la temperatura assoluta (in gradi Kelvin); e “q†à ̈ la carica di un elettrone.

Un diodo polarizzato con una corrente costante mostra, tipicamente, una variazione della tensione ai

suoi capi dell’ordine di circa -2mV/°C. Questa variazione à ̈ dovuta alla dipendenza dell’equazione (1) dalla temperatura; in particolare, il termine ISvaria

al variare della temperatura raddoppiando il proprio valore circa ogni 5°C, mentre il termine VTvaria secondo l’equazione (2).

Risulta evidente che la temperatura del diodo Deqà ̈ relazionata alla tensione VDIODEche si instaura tra i

sui terminali di conduzione. La temperatura del diodo Deqà ̈ misurabile misurando la tensione VDIODEquando attraverso il diodo Deqscorre una corrente IDIODEdi valore costante. Tuttavia, il valore ottenuto da tale misura à ̈ soggetto ad una pluralità di varianti non prevedibili, quali variazioni di processo del fabbricazione dei diodi (in particolare variazioni del processo di fabbricazione dello strato epitassiale 3, dei piezoresistori 5, ecc.). Per superare tale inconveniente, à ̈ consigliabile misurare una tensione differenziale ∆VDIODEin funzione di due diversi valori di corrente costante che viene fatta scorrere attraverso il diodo Deq.

La seguente descrizione fa riferimento alle figure 6 e 7 che mostrano, rispettivamente, il sensore MEMS 100 polarizzato in modo tale che attraverso il diodo Deqfluisca una corrente desiderata (figura 6), e il sensore MEMS 100 durante il rilevamento della tensione VDIODEai capi del diodo Deq(figura 7).

In figura 6, à ̈ mostrato un generatore di corrente 27 avente un primo terminale di conduzione 27’ elettricamente accoppiato alla piazzola conduttiva 21 (cioà ̈ allo strato epitassiale 3 o substrato 2), ed un secondo terminale di conduzione 27†elettricamente accoppiato alle piazzole conduttive 18a, 18b, 20a, 20b.

In questo modo, si realizza il collegamento in parallelo dei diodi D1-D4 mostrato in figura 5. Il generatore di corrente 27 à ̈ configurato per alimentare una pluralità di valori di corrente attraverso i diodi D1-D4. In particolare, come meglio descritto nel seguito, il generatore di corrente 27 alimenta ai diodi D1-D4 una prima corrente I1ed una seconda corrente I2, di valore di verso tra loro.

In figura 7 à ̈ mostrato il trasduttore 100 di figura 6 durante una diversa fase operativa. In particolare, durante una fase di rilevamento della tensione VDIODEai capi dei diodi D1-D4 (ovvero ai capi del diodo equivalente Deq, tra il terminale 21 e i terminali 18a, 18b, 20a, 20b; si veda anche la figura 5). La misura del valore di tensione VDIODEpuò essere effettuata mediante una strumentazione 29 di tipo noto, ad esempio confrontando la VDIODE1con una tensione di riferimento (Vref), memorizzando il dato di uscita (ad esempio in un DSP), e successivamente confrontando VDIODE2con la stessa Vref e calcolandone la differenza ∆VDIODE.

Il valore di tensione VDIODEcosì misurato viene quindi utilizzato per successive elaborazioni (ad esempio eseguite da un generico circuito integrato 31 o altro circuito di elaborazione dati, o dispositivo di elaborazione dati). Il circuito integrato 31 comprende generici mezzi di calcolo, ad esempio un microcontrollore, o altri mezzi di calcolo di tipo noto. Il circuito integrato 31 svolge l’operazione descritta, nel seguito, dalle equazioni (5) e (6), e, durante fasi di calibrazione, le operazioni descritte dalle equazioni (7)-(11b).

Vengono ora descritte dettagliatamente le fasi che portano al rilevamento della temperatura, mediante le configurazioni del trasduttore 100 mostrate nelle figure 6 e 7.

Viene fatta scorrere, attraverso il diodo Deq, una corrente IDIODE=I1. La tensione VDIODEai capi del diodo Deq, quando attraverso di esso scorre la corrente I1, Ã ̈ esprimibile come:

 I

V<DIODE>=V<1>

1= nV<T>ln (3).

ï£ I S

ï£ ̧

Quindi, la corrente I1viene rimossa e viene fatta scorrere, attraverso il diodo Deq, una corrente IDIODE=I2. La tensione VDIODE, quando attraverso il diodo Deqscorre una corrente IDIODE=I2, Ã ̈ esprimibile come:

 I 

V<DIODE>=V2= nV<2>

<T>ln

ï£ I S

ï£ ̧

(4).

I valori di I1e I2sono scelti, ad esempio, in modo tale che I1=10·I2. Ad esempio, I1=1µA e I2=10µA. Risulta evidente che altri valori di I1e I2possono essere scelti, anche utilizzando una diversa proporzione (un fattore diverso da 10) tra I1e I2.

L’intervallo temporale in cui vengono eseguite le operazioni di applicazione della corrente I1e misura della tensione V1à ̈ dell’ordine di centinaia di microsecondi. L’intervallo temporale in cui vengono eseguite le operazioni di applicazione della corrente I2e misura della tensione V2à ̈ dell’ordine di centinaia di microsecondi. Applicata la corrente ai capi del diodo la lettura della relativa tensione attende il trascorrere di un tempo minimo per raggiungere il regime della tensione VDIODEdi uscita.

La tensione differenziale ∆VDIODEà ̈ dunque data dall’equazione (5):

   

∆VDIODE =V1−V2= nV T<ln> I2 I

− V 1  

T<ln>= nVT<ln> 2

(5) ï£ I n

Sï£ ̧

ï£ I S I

ï£ ̧

ï£I1

ï£ ̧

Esprimendo la tensione differenziale ∆VDIODEin modo da esplicitare il termine relativo alla temperatura si ha che:

∆VDIODE= α T (6) K  I

dove α = n ln<2>

q .

ï£ I 1

ï£ ̧

Dunque, poiché la tensione differenziale ∆VDIODEà ̈ proporzionale alla temperatura assoluta T del diodo Deq, misurando ∆VDIODEsi ottiene una misura proporzionale (con fattore di proporzionalità pari a α) della temperatura a cui il diodo Deqsi trova. Di conseguenza si ottiene il valore di temperatura a cui gli elementi piezoresistivi 5 del trasduttore 100 sono soggetti. Con riferimento alla figura 7, queste operazioni sono eseguite dal circuito integrato 31.

La figura 8 mostra l’andamento di ∆VDIODEal variare della temperatura (curva 35). La curva 35 di à ̈ identificativa di un possibile andamento di ∆VDIODEe non à ̈ limitativa dello stesso. I valori indicati sugli assi hanno dunque valore esclusivamente esemplificativo.

La richiedente ha verificato che la curva 35 di figura 8 può essere approssimata, per gli scopi di interesse pratico della presente invenzione, mediante una funzione lineare 37. In questo modo, à ̈ possibile tenere in considerazione un valore effettivo di α diverso dal valore teorico precedentemente esposto, ed inoltre di un fattore di offset β che si ripercuote (“affect†) su tutte le misure di ∆VDIODE.

Dunque, si assume che la relazione tra la tensione differenziale ∆VDIODEe la temperatura T à ̈ lineare, ed à ̈ la seguente:

∆VDIODE=α·T+β (7). Da un punto di vista pratico, per calcolare α e β, à ̈ possibile procedere come segue. Si applica alla membrana sospesa 6 una pressione costante entro l’intervallo di pressioni di utilizzo. Ad esempio, considerando un intervallo di pressioni compreso tra circa 200 mbar e 1300 mbar, si applica alla membrana sospesa 6 una pressione costante pari a circa 600 mbar. Secondo una diversa forma di realizzazione, la tensione applicata alla membrana sospesa 6 à ̈ la pressione nulla. Quindi, mantenendo la pressione applicata costante, si fa variare la temperatura. Ad esempio la temperatura viene fatta variare entro l’intervallo di temperature previste per l’utilizzo del trasduttore 100, ad esempio comprese tra -40°C e 85°C. Ad esempio si scelgono due valori di temperatura tra: 27°C, 40°C, 55°C, e 70°C. Dunque, si porta il trasduttore 100 (e dunque anche il diodo Deq) ad un primo valore di temperatura controllato Teq1(ad esempio inserendo il trasduttore 100 in un forno a temperatura regolabile).

La temperatura Teq1corrisponde, ad esempio, a 27°C. Si ha che:

VDIODE1a=α·Teq1+β (8) dove VDIODE1aà ̈ il valore di tensione diretta misurata ai capi di Deqalla temperatura Teq1.

Quindi, si porta il trasduttore 100 (e dunque anche il diodo Deq) ad un secondo valore di temperatura controllato Teq2≠Teq1. La temperatura Teq2corrisponde, ad esempio, a 55°C. Si ha che:

VDIODE2a=α·Teq2+β (9)

dove VDIODE2aà ̈ il valore di tensione diretta misurata ai capi di Deqalla temperatura Teq2.

Il valore di α à ̈ dato da:

α=(VDIODE1a-VDIODE2a)/(Teq1-Teq2). (10)

Il valore di β à ̈ dato da:

β=VDIODE1a-α·Teq1(11a) o, equivalentemente:

β=VDIODE2a-α·Teq2.(11b) Quanto qui descritto consente di ottenere una associazione lineare tra i valori di tensione e di temperatura, tale da descrivere il comportamento del diodo Deqin regione di linearità. Risulta evidente che, volendo descrivere il comportamento del diodo Deqfuori dalla regione di linearità, à ̈ possibile determinare una funzione quadratica misurando un ulteriore valore di tensione VDIODEquando al trasduttore 100 à ̈ applicata una terza temperatura Teq3≠Teq2≠Teq1.

Durante l’uso, il valore di temperatura Teqa cui à ̈ soggetto il diodo Deqpuò essere corretto in tempo reale dal circuito integrato 31 utilizzando i valori α e β così calcolati. Tali valori sono calcolati ad inizio vita del sensore di pressione, e sono memorizzati in una memoria interna al circuito integrato 31.

Secondo una forma di realizzazione, le fasi descritte per ricavare la temperatura a cui il trasduttore 100 si trova sono eseguite ogniqualvolta il trasduttore 100 deve essere utilizzato per rilevare una pressione che agisce sulla membrana sospesa 6. Secondo una diversa forma di realizzazione, le fasi descritte per ricavare la temperatura a cui il trasduttore 100 si trova sono eseguite ad intervalli regolari, e non ad ogni utilizzo del trasduttore 100.

Durante le operazioni standard del trasduttore 100, cioà ̈ per rilevare una pressione che agisce sulla membrana sospesa 6, il valore di temperatura Teqrilevato à ̈ utilizzabile per correggere il valore di tensione Vo fornito in uscita dal trasduttore 100 stesso (uscita del ponte di Wheatstone, tra i terminali 20a e 20b delle figure 3 e 4), come da arte nota. Il metodo di correzione della tensione Vo, di per sé noto, non à ̈ oggetto della presente invenzione e dunque non à ̈ qui descritto.

La figura 9 mostra, utilizzando la stessa vista superiore del trasduttore 100 di figura 3, una ulteriore forma di realizzazione per operare il diodo formato dalla giunzione PN realizzata dai piezoresistori 5 e dallo strato epitassiale 3.

Secondo questa forma di realizzazione, sono presenti due ulteriori piazzole di contatto elettrico 22a e 22b.

La piazzola 22a à ̈ collegata al terminale di conduzione 5b del piezoresistore 5 che, durante l’uso per la misurazione della temperatura, forma il diodo D2; la piazzola 22b à ̈ collegata al terminale di conduzione 5a del piezoresistore 5 che, durante l’uso per la misurazione della temperatura, forma il diodo D1. Le restanti piazzole di contatto elettrico 18a, 18b sono inalterate rispetto alla forma di realizzazione di figura 3. Le piazzole di contatto elettrico 20a e 20b sono rispettivamente collegate, analogamente alla forma di realizzazione di figura 3, ai terminali di conduzione 5a e 5b dei piezoresistori 5 che, in uso per la misurazione della temperatura, formano i diodi D4 e D3, ma, a differenza di quanto mostrato in figura 3, in questo caso le piazzole di contatto elettrico 20a e 20b non sono collegate ai diodi D1 e D2.

Questa configurazione consente di realizzare un primo collegamento in parallelo tra i diodi D1 e D2 (figura 10a) e un secondo collegamento in parallelo tra i diodi D3 e D4 (figura 10b).

Le operazioni di rilevamento della temperatura sono analoghe a quelle precedentemente descritte. Tuttavia, in questo caso, si hanno a disposizione, per eseguire le operazioni secondo le equazioni (1)-(6), due diodi equivalenti, cioà ̈ il diodo equivalente Deqcome precedentemente identificato e descritto, più un diodo equivalente Deq_2dato dal parallelo di D1 e D2, e collegato tra il terminale 21 e i terminali 18a, 22a, 22b. Il diodo equivalente Deq_2considerato può essere, indifferentemente, il diodo dato dal parallelo di D3 e D4, e collegato tra il terminale 21 e i terminali 18b, 20a, 20b.

La tensione VDIODE, quando attraverso il diodo Deqscorre una corrente IDIODE=I1, Ã ̈ esprimibile secondo la summenzionata equazione (3), qui riportata per completezza:

 I

V<DIODE>=V1= nV<T>ln<1>

I

ï£ Sï£ ̧

Quando viene fatta scorrere la stessa corrente I1attraverso il diodo equivalente Deq_2, ai capi di esso si instaura una tensione VDIODE_2esprimibile come:

 I 

V<DIODE>_ 2= nV<T>ln 1 



ï£ I S _ 2

ï£ ̧

(12).

Il valore di “IS_2†à ̈ diverso dal valore di ISsecondo l’equazione (3), in quanto relativo ad un diodo avente diversa area rispetto a quella del diodo Deq. I valori di VDIODE=V1e VDIODE_2sono pertanto diversi tra loro.

Il valore di I1à ̈ scelto, ad esempio, pari a 1µA, per limitare il consumo di corrente. Risulta evidente che altri valori di I1possono essere scelti, secondo necessità.

La tensione differenziale ∆VDIODEà ̈ dunque, in questo caso, data ∆VDIODE=V1-VDIODE_2.

Esprimendo la tensione differenziale ∆VDIODEin modo da esplicitare il termine relativo alla temperatura anche in questo caso si ottiene un valore di ∆VDIODEche varia linearmente con la temperatura, analogamente a quanto descritto con riferimento.

Dunque, poiché la tensione differenziale ∆VDIODEà ̈ proporzionale alla temperatura assoluta T (comune ai diodi Deqe Deq_2), misurando ∆VDIODEsi ottiene una misura proporzionale alla temperatura che si desidera misurare. Di conseguenza si ottiene il valore di temperatura a cui gli elementi piezoresistivi 5 del sensore MEMS 100 sono soggetti.

Mediante equazioni analoghe alle equazioni (8) (11b) à ̈ possibile ricavare i parametri che descrivono la variazione, supposta lineare, del potenziale ∆VDIODEcon la temperatura.

La lettura della tensione di uscita Vo del ponte di Wheatstone, quando il sensore MEMS 100 à ̈ operato per rilevare una pressione applicata alla membrana sospesa 6, richiede che il segnale di uscita a potenziale positivo “Vo<+>†sia prelevato ai terminali 20a e 22a contemporaneamente, mentre il segnale di uscita a potenziale negativo “Vo-†sia prelevato ai terminali 20b e 22b contemporaneamente.

Questa forma di realizzazione ha il vantaggio, rispetto a quella descritta con riferimento alle figure 5-7, di richiedere un unico valore di corrente (I1) per eseguire la misurazione della temperatura. Scegliendo un valore di corrente I1sufficientemente basso, à ̈ possibile ridurre il consumo di corrente. Inoltre, poiché si utilizza un unico generatore di corrente, configurato per operare allo stesso valore di corrente I1, non si hanno disadattamenti (“mismatch†) che invece si osservano nel caso di utilizzo di generatori diversi o di uno stesso generatore operato per fornire correnti di valore diverso. Di contro, tuttavia, sono richieste due piazzole conduttive ulteriori rispetto al caso delle figure 3, 6 e 7.

La figura 11 mostra, mediante diagramma a blocchi, un sensore di pressione 200 provvisto del sensore MEMS 100 e di una pluralità di blocchi di elaborazione dei segnali Vo e VDIODE(o ∆VDIODE).

I blocchi di elaborazione comprendono un multiplexer (MUX) 202, collegato al sensore MEMS 100, per ricevere il segnale di uscita Vo del ponte di Wheatstone (segnale di tensione correlato alla pressione a cui la membrana 6 à ̈ soggetta durante l’uso). Il multiplexer 202 riceve inoltre, in ingresso, un segnale correlato alla temperatura a cui opera il sensore MEMS 100. Secondo una forma di realizzazione, il multiplexer 202 confronta la VDIODE1con la tensione di riferimento Vref memorizzando il dato di uscita in un processore digitale 211 (es., un DSP), e successivamente confronta VDIODE2con la stessa tensione di riferimento Vref per calcolarne la differenza ∆VDIODE.

L’uscita del multiplexer 202 à ̈ fornita ad un front-end analogico 206, includente un amplificatore capacitivo a basso rumore (“low noise capacitive amplifier†) che converte il segnale resistivo e non bilanciato del sensore MEMS 100 in un segnale di tensione analogico. L’uscita del front-end analogico 206 à ̈ fornita ad un convertitore analogico-digitale 208, che converte il segnale di tensione analogico in un flusso di dati digitale (“digital bitstream†). Il convertitore analogico-digitale 208 à ̈ accoppiato con un filtro di ricostruzione 209 (opzionale), che rimuove le componenti ad alta frequenza del rumore quantizzato presente nel bitstream digitale e fornisce in uscita parole digitali ad alta risoluzione. I valori di pressioni così elaborati possono essere forniti ad un microcontrollore 214 mediante un circuito di interfaccia 212 (interfaccia I<2>C/SPI). Tra il filtro di ricostruzione 209 e il circuito di interfaccia 212 à ̈ inoltre presente il processore digitale 211, atto ad eseguire operazioni di compensazione della temperatura, secondo fasi di per se note. I valori di α e β come precedentemente definiti, per la calibrazione del sensore di temperatura, possono essere memorizzati in una memoria non-volatile interna al DSP 211.

Da un esame delle caratteristiche del trovato realizzato secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.

In particolare, consente di ottenere una riduzione dei tempi di “warm-up†grazie alla lettura “in situ†della temperatura del sensore di pressione; un risparmio di area utilizzando lo stesso sensore MEMS con la duplice funzione di sensore di pressione e di temperatura, sfruttando i diodi integrati già presenti in seguito alle fase di fabbricazione e formazione dei piezoresistori; infine, secondo alcune forme di realizzazione della presente invenzione, non sono necessarie, nel sensore MEMS, piazzole dedicate, mantenendo area e disegno (layout) del sensore come da arte nota.

Risulta infine chiaro che al trovato qui descritto ed illustrato, possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, la descrizione fa riferimento ad una fetta 1 che alloggia il sensore di pressione. Tuttavia, quanto descritto à ̈ ovviamente applicabile a sensori di pressioni alloggiati su una piastrina (“chip†), o “die†, cioà ̈ dopo l’operazione di taglio della fetta 1.

Inoltre, secondo altre forme di realizzazione, le conducibilità N e P possono essere tra loro scambiate rispetto a quanto precedentemente descritto. In particolare, i piezoresistori possono essere formati da regioni impiantate di tipo N, e lo strato epitassiale 3 ed il substrato 2 sono di tipo P.

Inoltre, la presente invenzione non à ̈ limitata alla forma di realizzazione della membrana sospesa qui descritta ed illustrata, ma à ̈ applicabile a qualsiasi sensore di pressione piezoresistivo in cui i piezoresistori formano una giunzione PN con uno strato o substrato sottostante.

Infine, l’insegnamento secondo la presente invenzione può essere applicato a qualsiasi sensore o trasduttore il cui segnale di uscita à ̈ dipendente dalla temperatura di funzionamento del sensore stesso, e pertanto deve essere corretto o compensato.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per rilevare una temperatura (T) di un trasduttore (100), il trasduttore comprendendo: un corpo (2, 3, 7) includente una struttura di rilevamento (6) di materiale semiconduttore avente un primo tipo di conducibilità (N), detta struttura di rilevamento alloggiando un primo elemento trasduttore (5, R1) avente un secondo tipo di conducibilità (P), detto primo elemento trasduttore formando con detta struttura di rilevamento un primo diodo a giunzione (D1), il metodo comprendendo le fasi di: - generare una prima corrente (I1) attraverso detto primo diodo a giunzione; - rilevare un primo valore di tensione (V1) ai capi di (“across†) detto primo diodo a giunzione quando la prima corrente (I1) à ̈ alimentata; e - correlare detto primo valore di tensione rilevata ad un valore di temperatura di detto primo diodo a giunzione.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre le fasi di: - generare una seconda corrente (I2), avente valore diverso dal valore della prima corrente (I1), attraverso detto primo diodo a giunzione; - rilevare un secondo valore di tensione (V2) ai capi di (“across†) detto primo diodo a giunzione quando la seconda corrente (I2) à ̈ alimentata; - eseguire una operazione di sottrazione tra il primo e il secondo valore della tensione rilevata ottenendo un valore differenza (∆VDIODE); e - associare detto valore differenza ad un valore di temperatura di detto diodo a giunzione.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la fase di associare comprende eseguire una associazione lineare.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto trasduttore (100) Ã ̈ un sensore di pressione, la struttura di rilevamento (6) Ã ̈ una membrana flessibile, e detto primo elemento trasduttore (5) Ã ̈ un piezoresistore.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la struttura di rilevamento alloggia inoltre un secondo elemento trasduttore (5, R2) avente il secondo tipo di conducibilità (P), detto secondo elemento trasduttore formando con detta struttura di rilevamento un secondo diodo a giunzione (D2), detti primo e secondo diodo a giunzione (D1, D2) essendo collegati in parallelo tra terminali di conduzione comuni (18a, 21), il metodo comprendendo inoltre le fasi di: - polarizzare i terminali di conduzione comuni così da generare la prima corrente attraverso il primo e il secondo diodo a giunzione; - rilevare il primo valore di tensione (V1) tra (“across†) i terminali di conduzione comuni quando la prima corrente (I1) à ̈ alimentata; - polarizzare i terminali di conduzione comuni così da generare una seconda corrente (I2), avente valore diverso dal valore della prima corrente (I1), tra detti terminali di conduzione comuni; - rilevare un secondo valore di tensione (V2) tra (“across†) detti terminali di conduzione comuni quando la seconda corrente (I2) à ̈ alimentata; - eseguire una operazione di sottrazione tra il primo e il secondo valore della tensione rilevata ottenendo un valore differenza (∆VDIODE); e - associare detto valore differenza ad un valore di temperatura di detti primo e secondo diodo a giunzione.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la struttura di rilevamento alloggia inoltre un secondo elemento trasduttore (5, R2) avente il secondo tipo di conducibilità (P), detto secondo elemento trasduttore formando con detta struttura di rilevamento un secondo diodo a giunzione (D2), il metodo comprendendo inoltre: - generare una seconda corrente (I2) uguale alla prima corrente (I1) attraverso detto secondo diodo a giunzione; - rilevare un secondo valore di tensione (V2) ai capi di (“across†) detto secondo diodo a giunzione quando la seconda corrente (I2) à ̈ alimentata; - eseguire una operazione di sottrazione tra il primo e il secondo valore della tensione rilevata ottenendo un valore differenza (∆VDIODE); e - associare detto valore differenza ad un valore di temperatura di detti primo e secondo diodo a giunzione.
7. 7. Trasduttore (100) atto a (“adapted to†) rilevare (“sense†) una grandezza esterna (“external quantity†), comprendente: - un corpo (2, 3, 7) includente una struttura di rilevamento (6) di materiale semiconduttore avente un primo tipo di conducibilità (N); - un primo elemento trasduttore (5) estendentesi in detta struttura di rilevamento, avente un secondo tipo di conducibilità (P), e formando con detta struttura di rilevamento un primo diodo a giunzione (D1); - un generatore di corrente (27), collegato tra il primo elemento trasduttore e la struttura di rilevamento, configurato per alimentare una prima corrente (I1) attraverso il primo diodo a giunzione; - un misuratore di tensione (29), collegato tra il primo elemento trasduttore e la struttura di rilevamento, configurato per rilevare un primo valore di tensione (V1) ai capi di (“across†) del primo diodi a giunzione quando la prima corrente (I1) à ̈ alimentata; e - un dispositivo di elaborazione (“processing device†) (31), configurato per acquisire il primo valore della tensione rilevata e correlare detto primo valore di tensione ad un valore di temperatura del primo diodo a giunzione.
8. 8. Trasduttore secondo la rivendicazione 7, in cui: - il generatore di corrente (27) à ̈ inoltre configurato per alimentare una seconda corrente (I2), avente valore diverso dal valore della prima corrente (I1), al primo diodo a giunzione; - il misuratore di tensione (29) à ̈ inoltre configurato per rilevare un secondo valore di tensione (V2) ai capi del primo diodo a giunzione quando la seconda corrente (I2) à ̈ alimentata; e - il dispositivo di elaborazione (31) à ̈ inoltre configurato per acquisire il secondo valore della tensione rilevata; eseguire una operazione di sottrazione tra il primo e il secondo valore della tensione rilevata ottenendo un valore differenza (∆VDIODE); e associare detto valore differenza ad un valore di temperatura di detti primo e secondo diodo a giunzione.
9. 9. Trasduttore secondo la rivendicazione 8, in cui il dispositivo di elaborazione (31) Ã ̈ inoltre configurato per eseguire una associazione lineare tra il valore differenza ed il valore di temperatura.
10. 10. Trasduttore secondo la rivendicazione 8 o 9, comprendente inoltre un secondo elemento trasduttore (5, R2) avente il secondo tipo di conducibilità (P), detto secondo elemento trasduttore formando con detta struttura di rilevamento un secondo diodo a giunzione (D2), detti primo e secondo diodo a giunzione (D1, D2) essendo collegati in parallelo tra terminali di conduzione comuni (18a, 21), in cui il generatore di corrente (27) à ̈ collegato tra detti terminali di conduzione comuni (18a, 21) ed à ̈ configurato per alimentare la prima corrente (I1) e la seconda corrente (I2) ai terminali di conduzione comuni, e in cui il misuratore di tensione (29) à ̈ configurato per rilevare il primo valore di tensione (V1) tra (“across†) i terminali di conduzione comuni quando la prima corrente (I1) à ̈ alimentata, e per rilevare il secondo valore di tensione (V2) tra (“across†) i terminali di conduzione comuni quando la seconda corrente (I2) à ̈ alimentata.
11. 11. Trasduttore di pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 10, comprendente inoltre un terzo e un quarto elemento trasduttore (5, R3, R4) aventi il secondo tipo di conducibilità (P), detti terzo e quarto elemento trasduttore formando con detta struttura di rilevamento un rispettivo terzo e quarto diodo a giunzione (D3, D4), detti primo, secondo, terzo e quarto diodo a giunzione (D1-D4) essendo collegati in parallelo tra detti terminali di conduzione comuni (18a, 18b, 20a, 20b, 21), detti primo, secondo, terzo e quarto elementi trasduttori (5, R1-R4) essendo inoltre collegati tra loro a formare un ponte di Wheatstone.
12. 12. Trasduttore secondo la rivendicazione 11, in cui la struttura di rilevamento (6) Ã ̈ una membrana flessibile, detti primo, secondo , terzo e quarto elementi trasduttori (5) sono piezoresistori diffusi nella struttura di rilevamento, detto trasduttore (100) essendo un sensore di pressione.
13. 13. Trasduttore secondo la rivendicazione 12, in cui detti primo, secondo , terzo e quarto elementi trasduttori (5) hanno un rispettivo valore di resistenza che varia in funzione della pressione applicata alla membrana flessibile.
14. 14. Trasduttore secondo la rivendicazione 7, in cui la struttura di rilevamento alloggia inoltre un secondo elemento trasduttore (5, R2) avente il secondo tipo di conducibilità (P), detto secondo elemento trasduttore formando con detta struttura di rilevamento un secondo diodo a giunzione (D2), in cui il generatore di corrente (27) à ̈ inoltre configurato per generare una seconda corrente (I2), uguale alla prima corrente (I1), attraverso il secondo diodo a giunzione, e in cui il misuratore di tensione (29) à ̈ inoltre configurato per rilevare un secondo valore di tensione (V2) ai capi del secondo diodo a giunzione quando la seconda corrente (I2) à ̈ alimentata; e - il dispositivo di elaborazione (31) à ̈ inoltre configurato per acquisire il secondo valore della tensione rilevata; eseguire una operazione di sottrazione tra il primo e il secondo valore della tensione rilevata ottenendo un valore differenza (∆VDIODE); e associare detto valore differenza ad un valore di temperatura di detti primo e secondo diodo a giunzione.
15. 15. Trasduttore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7-14, in cui la struttura di rilevamento (6) à ̈ configurata per rilevare una pressione esterna, e generare un segnale di tensione di uscita (Vo) correlato alla tensione esterna rilevata, il dispositivo di elaborazione (31) comprendendo inoltre: - un multiplexer (202), collegato al di pressione (100) per ricevere il segnale di tensione di uscita (Vo) e un segnale correlato alla temperatura a cui opera il sensore di pressione (100), configurato per confrontare il primo valore di tensione (V1) con una tensione di riferimento (Vref), confrontare il secondo valore di tensione (V2) con la tensione di riferimento (Vref), calcolare il valore differenza (∆VDIODE); - un front-end analogico (206), includente un amplificatore capacitivo a basso rumore (“low noise capacitive amplifier†) configurato per convertire il valore differenza (∆VDIODE) in un segnale di tensione analogico; - un convertitore analogico-digitale (208), configurato per convertire il segnale di tensione analogico in un flusso di dati digitale (“digital bitstream†); e - un processore digitale (211), configurato per eseguire operazioni di compensazione del segnale di tensione di uscita (Vo) sulla base del segnale correlato alla temperatura a cui opera il trasduttore (100).