半导体压力传感器原理_半导体压力传感器结中山棋牌游戏构
时间: 2020-09-01 16:15 浏览次数: 当前栏目:常见问题编辑:中山手机棋牌游戏
ご半导体压力传感器原理半导体压力传感器可分为◆两类,一类是根据半导体PN结(或肖特基结)在应力作用下,I-υ特性发生变化的原理制成的各种压敏二极管或晶体管。这种压力敏感

  半导体压力传感器原理

  半导体压力传感器可分为◆两类,一类是根据半导体PN结(或肖特基结)在应力作用下,I-υ特性发生变化的原理制成的各种压敏二极管或晶体管。这种压力敏感元件的性能很不稳定,未得到很大的发╂展。另一类是根据半导体压阻效应构成的传感器,这是半导体压力传感器的主要品种。早期大多是将半导体应变片粘贴在弹性元件上,制成各种应力和应变的测量仪器。60年代,随着半【】 导体集成电路技术的发展,出现了由扩散电阻作为压阻元件的半导体压力传感器★。这种压力传感器结构简单可靠,没有相对运动部件,传?感器的压力敏感元件和弹性元件合为一体,免除了机械滞后ぱ和蠕变,提高了传感器的性能。

  半导体的压阻效应 し 半导体具有一种与外力有关的特性,即电阻率(以符号ρ 表示)随所承受的应力而改变,称为压阻效应。单位应力作用下所い产生的电阻率的相对变化,称为压阻系数,以符号π表示。以数学式表示为 墹ρ/ρ=πσ

  式中σ 表示应力。半导体电阻承受应力时所产生的电阻值的变化(墹R/R),主要由电阻率$的变化所决定,所以上述压阻效应的表达式也可写成 墹R/R=πσ¢

  在外力作ど用下,半导体晶体中产生一定的应力(σ)和应变(ε),它们之间的相互关系,由材料的杨氏模量(Y)决ら定,即 ◇Y=σ/ε

  若以半导体所承受的应变来表示压阻效应,则是 棋牌游戏平台十大排名墹R/R=Gε

  G №称为压¤力传感器的灵敏因子,它表示在单位应变下所产生的电阻值的相对变化。

ゃ  压§阻系数或灵敏因子是半导体压阻效应的基ぅ本物理参数。它们之间的关系正如应力与应变之间的关系一样,由材料的杨氏模量决定,即 ▼G=πY

  由于半导体晶体在弹※性上各向异性,杨氏模量和压阻系数随晶向而改变。半导体压阻效应的大小,还与半导体的电★阻率密切有关,电阻率越低灵敏因子的数值越小。扩散电阻棋牌游戏平台的压ぁ阻效应由扩散电阻的晶体取向和杂质浓度决定。杂质浓度主要是指扩散层的表面杂质浓度。

  半导体压力传感器结构

  常ぽ用的半导体压力传感器选用N 型硅片作为基片。先把硅片制成一定几何形状的弹性受€

£力部件,在此硅片的受力部位,沿不同的晶向制作四个P型扩散电阻,然后用这四个电【】阻构成四臂惠斯登电桥,在外力作用下电阻值的变化就变成电信号输出。这个具有压力效应的惠斯登电桥是压力传感器的心脏,通常称作压阻电桥(图1)。压阻电桥的特点是:①电□ 桥四臂的电阻值相等(均为R0);②电桥相邻臂的压阻效应数值相等、符号相反;③电桥四臂的电阻温度系数相同,又始终处于同一温度下。图中R0为室温下无应力时的电阻值;墹RT为ゐ温度变化时ぷ由电阻温度系数(α)所引起的变化;墹Rδ为承受应变(ε)时引な起的电阻值变化;电桥的输出电压为 u=I0墹Rδ=I0RGδ  (恒流源电桥)

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  式中I0为恒流源电流, E为恒压源电压。压阻电桥的输出卍电压直接与应变(ε)成正比,与电阻温度系数引ぺ起的RT无关,这使传感器的温度漂移大大减小。半导体压力传感器中应用最广的是一种检测流体压力的传感器※。其主要结构是全部由单晶硅材料构成的膜盒(图2)。膜片制成财杯状,杯底是承受外力的部分,压力电桥就制作在杯底上☆ 面。用同样的硅单晶材料制成圆环台あ座,然后把膜片粘结在台座上。这种压力传感器具有灵敏度高、体积小、固体化等优点,已在航↑空、宇宙航行、自动化仪表和医疗仪器等方面手机棋牌游戏 得ゎ到け 广泛应用。

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