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您是否知道壓阻式壓力傳感器的結構效應具體原因?


您是否知道壓阻式壓力傳感器的結構效應具體原因?
  壓阻式壓力傳感器是指利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后,電阻率發生變化,通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。壓阻式傳感器用于壓力、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)的測量和控制當力作用于硅晶體時,晶體的晶格產生變形,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射,引起載流子的遷移率發生變化,擾動了載流子縱向和橫向的平均量,從而使硅的電阻率發生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異,因此硅的壓阻效應與晶體的取向有關。
  硅的壓阻效應不同于金屬應變計(見電阻應變計),前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化,后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化(應變),而且前者的靈敏度比后者大50~100倍。這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內,引出電極引線。壓阻式壓力傳感器又稱為固態壓力傳感器,它不同于粘貼式應變計需通過彈性敏感元件間接感受外力,而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔,另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設計成周邊固支的圓形,直徑與厚度比約為20~60。在圓形硅膜片(N型)定域擴散4條P雜質電阻條,并接成全橋,其中兩條位于壓應力區,另兩條處于拉應力區,相對于膜片中心對稱。圖2中是兩種微型壓力傳感器的膜片,圖中數字的單位為毫米。此外,也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴散制作電阻條,兩條受拉應力的電阻條與另兩條受壓應力的電阻條構成全橋。
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