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固態(tài)壓阻壓力傳感器應用指南

固態(tài)壓阻壓力傳感器應用指南: 問提問者：網(wǎng)友 | 2018-07-27

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半導體單晶硅材料在受到外力作用，產(chǎn)生肉眼根本察覺不到的極微小應變時，其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級狀態(tài)發(fā)生變化，從而導致其電阻率劇烈的變化，由其材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應叫壓阻效應。人類是在本世紀五十年代才開始發(fā)現(xiàn)和研究這一效應的應用價值的。利用壓阻效應原理，采用三維集成電路工藝技術(shù)及一些專用特殊工藝，在單晶硅片上的特定晶向，制成應變電阻構(gòu)成的惠斯頓檢測電橋，并同時利用硅的彈性力學特性，在同一硅片上進行特殊的機械加工，集應力敏感與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的這種力學量傳感器，稱為固態(tài)壓阻傳感器。以氣、液體壓強為檢測對象的則稱為固態(tài)壓阻壓力傳感器，它誕生于六十年代末期。顯然，它較之傳統(tǒng)的膜合電位計式，力平衡式，變電感式，變電容式，金屬應變片式及半導體應變片式傳感器技術(shù)上先進得多，目前仍是壓力測量領(lǐng)域最新一代傳感器。由于各自的特點及局限性，它雖然不能全面取代上述各種力學量傳感器，但是，從八十年代中期以后，在美，日，歐傳感器市場上，它已是壓力傳感器中執(zhí)牛耳的品種，并與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的國際市場。主要特點： 1.靈敏度高硅應變電阻的靈敏因子比金屬應變片高50～100倍，故相應的傳感器靈敏度很高，一般滿量程輸出為100mv左右。因此對接口電路無特殊要求，應用成本相應較低。由于它是一種非機械結(jié)構(gòu)傳感器，因而分辨率極高，國外稱之無限，即主要受限于外界的檢測讀出儀表限制及噪聲干擾限制，一般均可達傳感器滿量程的十萬分之一以下。硅壓阻傳感器在零點附近的低量程段無死區(qū)，且線性優(yōu)良。 2.精度高由于固態(tài)壓阻壓力傳感器的感受，敏感轉(zhuǎn)換和檢測三部分由同一個元件實現(xiàn)，沒有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以不重復性和遲滯誤差極小。同時由于硅單晶本身剛度很大，形變很小，保證了良好的線性，因此綜合靜態(tài)精度很高。 3.體積小、重量輕、動態(tài)頻響高由于芯體采用集成工藝，又無傳動部件，因此體積小，重量輕。小尺寸芯片加上硅極高的彈性模數(shù)，敏感元件的固有頻率很高。在動態(tài)應用時，動態(tài)精度高，使用頻帶寬，合理選擇設(shè)計傳感器外型，使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。 4.性能穩(wěn)定、可靠性高由于工作彈性形變低至微應變數(shù)量級，彈性薄膜最大位移在亞微米數(shù)量級，因而無磨損、無疲勞、無老化。壽命長達107壓力循環(huán)次以上。: 回答者：網(wǎng)友

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