一、單晶硅壓力傳感器的工作原理
如圖1所示，單晶硅傳感器的敏感元件是將P型雜質擴散到N型硅片上，形成極薄的導電P型層，焊上引線即成“單晶硅應變片”，其電氣性能是做成一個全動態的壓阻效應惠斯登電橋。該壓阻效應惠斯登電橋和彈性元件（即其N型硅基底）結合在一起。介質壓力通過密封硅油傳到硅膜片的正腔側，與作用在負腔側的介質形成壓差，它們共同作用的結果使膜片的一側壓縮，另一側拉伸，壓差使電橋失衡，輸出一個與壓力變化對應的信號?；菟沟请姌虻妮敵鲂盘柦涬娐诽幚砗?，即產生與壓力變化成線性關系的4-20mADC標準信號輸出。
對于表壓傳感器，其負腔側通常通大氣，以大氣壓作為參考壓力；對于絕壓傳感器，其負腔側通常為真空室，以絕對真空作為參考壓力；對于差壓傳感器，其負腔側的導壓介質通常和正腔側相同，如硅油、氟油、植物油等。
如圖2所示，在正負腔室的壓差作用下，引起測量硅膜片（即彈性元件）變形彎曲，當壓差P小于測量硅膜片的需用應力比例極限σp時，彎曲可以完全復位；當壓差P超過測量硅膜片的需用應力比例極限σp后，將達到材料的屈服階段，甚至達到強化階段，此時撤去壓差后測量硅膜片無法恢復到原位，導致發生不可逆轉的測量偏差；當壓差P達到或超過測量硅膜片能承受的最高應力σb后，測量硅膜片破裂，直接導致傳感器損壞。因此，通過阻止或削弱外界的過載壓差P直接傳遞到測量硅膜片上，可以有效保護傳感器的測量精度和壽命。這就引出了對單晶硅芯片進行過載保護設計的問題。
二、壓力過載保護設計和實現
為克服單晶硅硅片抗過載能力不足的缺陷，配備了一種具有單向壓力過載保護的差壓傳感器。該單向壓力過載保護差壓傳感器不僅能測出現場工況在額定壓力范圍內的壓差值，而且在發生單向壓力過載的情況下還能有效地進行自我保護，避免了硅差壓傳感單向壓力過載而引起的損壞。當有超過差壓測量硅膜片允許工作范圍的差壓出現時，中心隔離移動膜片向低壓一側移動，并使高壓一側的外界隔離膜片和腔室內壁重合，從而使得高壓側硅油全部趕入腔室內，無法向單晶硅芯片進一步傳遞更高的壓力值，最終在單晶硅芯片上避免了超高壓的發生，有效地實現了保護單晶硅芯片的目的。這種抗過載設計方法有效的保護了單晶硅芯片的長期工作穩定性，尤其在有水錘現象存在的工況場合更加能夠突出其優越性。
麥德勝中國智能單晶硅智能微差壓變送器采用美國、德國先進的 MEMS 技術制成的單晶硅傳感器芯片、全球獨創的單晶硅雙梁懸浮式設計，實現了國際領先的高準確度、超高過壓性能優異的穩定性。內嵌德國信號處理模塊，實現靜壓與溫度補償的完美結 合，可在大范圍內的靜壓和溫度變化下提 供極高的測量精度和長期穩定性。
三、優越的量程比可調性能
由于單晶硅芯片的輸出信號量較大，在5V的恒壓源激勵下其典型的量程輸出到達了100mV，這樣對于后端的電子電路和軟件較為容易實現信號補償和放大處理。相比于金屬電容式壓力、差壓變送器，單晶硅原理的壓力、差壓變送器的量程比性能非常優越，其常用變送器的量程可調比達到了100∶1，微差壓變送器的可調量程比達到10∶1。經量程壓縮后仍能保持較高的基本精度，大幅拓寬了變送器的可調節范圍，對用戶的應用較為方便和有意義。
四、 優越的壓力滯后性能
壓力滯后特性也稱回程誤差特性，俗稱回差，對于壓力、差壓變送器來說是一個較為重要的考核指標。回差的大小直接影響到變送器的測量準確性和長期漂移性能。
單晶硅原理傳感器的線性誤差曲線的回差極小，上行程和下行程幾乎重合，其回差基本可以忽略不計；而金屬電容式原理的線性誤差曲線的回差較大，上行程和下行程呈開口狀，直接影響到變送器的輸出精度。
五、 獨特的靜壓特性
差壓變送器在測量罐體液位或管道流量時，如果對靜壓影響不作校正或補償，將會給測量帶來較大誤差，尤其是在液位范圍較小或相對流量較小時，影響更巨大。例如一臺電容式差壓變送器同節流裝置一起組成差壓式流量計，在32MPa工作靜壓條件下其滿量程靜壓誤差為≤±2％FS，雖然其零位誤差，可以通過調零來消除，但是滿位輸出誤差無法避免。因此此靜壓誤差直接影響流量的測試，并且影響量較大。在這種應用工況下，差壓變送器的靜壓性能顯得尤為重要，如果靜壓誤差經過補償，或其本身靜壓誤差極小，則其測量精度將會得到大幅提高。
差壓變送器采用獨特的單晶硅芯片封裝工藝，封裝以后其內腔和外腔達到壓力平衡。當有工作靜壓加載到測量硅片的正負腔時，工作靜壓通過硅片外部的正腔硅油和硅片內部的負腔硅油平衡加載到測量硅片上，并實現了相互抵消，從而使得測量硅片對工作靜壓的彎曲變形極小。這樣處理大幅提升了差壓變送器的靜壓影響性能。
而在微差壓變送器的應用場合，由于微差壓信號量過小，對于靜壓影響造成的影響非常敏感，如上所述的獨特的封裝設計和工藝仍不能完全消除或減弱靜壓影響量。因此針對此問題，微差壓變送器在其傳感器的內部集成了一個可以測量工作靜壓的絕壓傳感器。此絕壓傳感器可以將測得的工作靜壓信號實時反饋給內部的微處理器，微處理器利用此工作靜壓坐標軸自動修正微差壓輸出信號，從而達到靜壓補償的功能。
通過獨特的封裝工藝以及加裝絕壓傳感器后，大幅提升了差壓變送器的工作靜壓性能，從而保證了差壓變送器的測量準確度和高穩定性。