壓阻式傳感器是指利用單晶矽材料的壓阻效應和集成電路技術製成的傳感器。單晶矽材料在受到力的作用後,電阻率發生變化,通過測量電路就可得到正比於力變化的電信號輸出。壓阻式傳感器用於壓力、拉力、壓力差和可以轉變為力的變化的其他物理量(如液位、加速度、重量、應變、流量、真空度)的測量和控製。
隨著固體物理學的發展,固體的各種效應逐漸被人們所發現。固體受到力的作用後,電阻率將發生顯著的變化這種效應稱為壓阻效應。壓阻式傳感器就是利用這種效應製成的。壓阻式傳感器主要用於測量力,壓力、加速度、載荷和扭矩等參量。
矽晶體有良好的彈性形變性能和顯著的壓阻效應,利用矽的壓阻效應和集成電路技術製版的傳感器,具有靈敏度高、動態響應快、測量精度高、穩定性好、工作溫度範圍寬、易於小型化和批量生產及使用方便等特點。因而是一種應用日益廣泛、發展非常迅速的傳感器。早期的矽壓力傳感器稱為體型壓力傳感器(又稱半導體應變片式壓力傳感器)。它的應變片是采用單晶矽在生產過程中接入雜質硼,形成具有一定電阻率的晶體,然後將單品矽切割加工成薄片矩形條,粘貼在金屬或其它材料製成的彈性元件上,構成半橋或全橋電路。當彈性體承受壓力後,產生應力,使矽片受到壓縮或拉伸,矽的電阻率發
生變化,產生正比於力的電壓信號輸山,測定電壓大小就可確定力的大小。這種半導體應變片式力傳感器,後來發展成在N型矽單晶片上選擇適當位置,通過擴散製成厚度極薄的P型矽應變電阻條。P型矽應變電阻條與N型矽單晶基片(膜片)之間構成PN結,反向偏置後,可使P型矽應變電阻條與N型矽基片形成絕緣。把製成的P型矽應變電阻條連接成惠斯頓電橋,這就是壓阻式傳感器的芯片。把芯片粘貼在彈性元件上,汽壓力作用於彈性元件時,芯片上的電橋在壓力作用下出現不平衡,輸出一正比於壓力變化的電壓信號。這種壓阻式傳感器,由於采用了粘片結構,所以存在著較大的滯後和蠕變現像,並具有固有頻率較倔、稻皮不夠高、小型化集成化有困難等問題,因此影響了它的使用和發展。
70年代,采用集成電路技術製造壓阻式傳感器獲得了極大的發展。製成了周邊固支的電阻與矽膜片一體化的矽杯式擴散型壓阻式傳感器。它克服了上述壓阻式傳感器的問題,其性能優良,易於小型化和批量生產,而且能把應變電阻條、補償線路、信號調整,甚至能將計算處理電路集成在一塊矽片上,製成智能傳感器,這使壓阻式傳感器獲得了更廣泛的應用,成為人們更為重視的一種新型傳感器。
管理員
該內容暫無評論