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壓阻式傳感器的結構組成及產品特點

時間:2020-07-24 瀏覽次數:159

  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。
 
  一、壓阻式傳感器的結構:
 
  這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶矽膜片上,製成矽壓阻芯片,並將此芯片的周邊固定封裝於外殼之內,引出電極引線(圖1)。壓阻式壓力傳感器又稱為固態壓力傳感器,它不同於粘貼式應變計需通過彈性敏感元件間接感受外力,而是直接通過矽膜片感受被測壓力的。圖1 中矽膜片的一麵是與被測壓力連通的高壓腔,另一麵是與大氣連通的低壓腔。矽膜片一般設計成周邊固支的圓形,直徑與厚度比約為20~60。在圓形矽膜片(N型)定域擴散4條P雜質電阻條,並接成全橋,其中兩條位於壓應力區,另兩條處於拉應力區,相對於膜片中心對稱。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,也有采用方形矽膜片和矽柱形敏感元件的。矽柱形敏感元件也是在矽柱麵某一晶麵的一定方向上擴散製作電阻條 ,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。
 
  二、壓阻式傳感器的特點:
 
  1.壓阻式傳感器的靈敏係數比金屬應變式壓力傳感器的靈敏度係數要大50-100倍。有的時候壓阻式傳感器的輸出不需要放大器就可直接進行測量。
 
  2.由於它采用集成電路工藝加工,因而結構尺寸小,重量輕。
 
  3.壓力分辨率高,它可以檢測出像血壓那麽小的微壓。
 
  4.頻率響應好,它可以測量幾十千赫的脈動壓力。
 
  5.由於傳感器的力敏元件及檢測元件製在同一塊矽片上,所以它工作可靠,綜合精度高,且使用壽命長。
 
  6.由於采用半導體材料矽製作,傳感器對溫度比較敏感,如不采用溫度補償,其溫度誤差較大。
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