5178D股票网

我的账户
安泽信息网

自媒体资讯干货

亲爱的游客,欢迎!

已有账号,请

立即登录

如尚未注册?

加入我们
  • 客服电话
    点击配资开户 客服

    5178D股票网在线时间:8:00-16:00

    客服电话

    400-000-0000

    电子邮件

    xjubao@163.com
  • APP下载

    安泽信息网APP

    随时随地掌握行业动态

  • 官方微信

    扫描二维码

    关注安泽信息网公众号

安泽信息网 网站股票配资 资讯列表 资讯内容

半导体压力传感器原理_半导体压力传感器结构

2020-04-15 发布于 安泽信息网
  半导体可分为两类,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,免除了机械滞后和蠕变,提高了传感器的性能。

  半导体的压阻效应  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 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。

  压阻系数或灵敏因子是半导体压阻效应的基本物理参数。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。扩散电阻的压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为温度变化时由电阻温度系数(α)所引起的变化;墹Rδ为承受应变(ε)时引起的电阻值变化;电桥的输出电压为 u=I0墹Rδ=I0RGδ  (恒流源电桥)

半导体压力传感器原理_半导体压力传感器结构

  式中I0为恒流源电流, E为恒压源电压。压阻电桥的输出电压直接与应变(ε)成正比,与电阻温度系数引起的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。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得到广泛应用。
1

鲜花
1

握手

雷人

路过

鸡蛋
该文章已有0人参与评论

请发表评论

全部评论

5178D股票网

安泽信息网

5178D股票网扫一扫二维码关注我们Get最新资讯

相关分类
热点推荐
关注我们
安泽信息网与您同行

5178D股票网客服电话:400-000-0000

客服邮箱:xjubao@163.com

5178D股票网周一至周五 9:00-18:00

安泽信息网 版权所有

Powered by 安泽信息网 X1.0@ 2015-2020