半導(dǎo)體壓力傳感器分為半導(dǎo)體PN結(jié)(或肖特結(jié))在應(yīng)力作用下I-特性變化的原理制作的各種壓敏二極管和晶體管。這種壓力敏感元件的性能非常不穩(wěn)定，沒(méi)有得到很大的發(fā)展。另一種是基于半導(dǎo)體壓阻效果的傳感器，是半導(dǎo)體壓力傳感器的主要品種。早期，大多數(shù)半導(dǎo)體應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，形成各種應(yīng)力和應(yīng)變測(cè)量?jī)x器。1960年代，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了半導(dǎo)體壓力傳感器，以擴(kuò)散電阻為壓力部件。這種壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒(méi)有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)部件，傳感器的壓力敏感部件和彈性部件融為一體，避免了機(jī)械滯后和蠕變，提高了傳感器的性能。
半導(dǎo)體抗壓效果半導(dǎo)體具有與外力相關(guān)的特性，即阻力率(用符號(hào)鋯表示)隨承受的應(yīng)力而變化，稱(chēng)為抗壓效果。單位應(yīng)力下產(chǎn)生的阻力率的相對(duì)變化稱(chēng)為阻力系數(shù)，用符號(hào)π表示。以數(shù)學(xué)形式表示α/α=σ。
官方中σ表示應(yīng)力。半導(dǎo)體阻力受應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生的阻力值的變化(壹R/R)主要由阻力率的變化決定，因此上述阻力效應(yīng)的表現(xiàn)形式也可以寫(xiě)成壹R/R=πσ。
在外力的作用下，半導(dǎo)體晶體產(chǎn)生一定的應(yīng)力(σ)和應(yīng)變(?)，其關(guān)系由材料的楊氏模量(y)決定，即Y=σ/◎。
半導(dǎo)體承受的應(yīng)變表示阻力效果時(shí)，為壹R/R=G穴位。
G是壓力傳感器的敏感因子，代表單位應(yīng)變引起的電阻值的相對(duì)變化。
壓力系數(shù)或敏感因素是半導(dǎo)體壓力效應(yīng)的基本物理參數(shù)。就像應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系一樣，它們之間的關(guān)系取決于材料的楊氏模量，即G=πY。
由于半導(dǎo)體晶體在彈性上各向異性，楊氏模量和壓阻系數(shù)隨晶體方向而變化。半導(dǎo)體的阻力效果也與半導(dǎo)體的阻力率密切相關(guān)，阻力率越低，靈敏度越小。暖氣片的壓阻效果取決于暖氣片的晶體方向和雜質(zhì)濃度。雜質(zhì)濃度主要指散熱器表面的雜質(zhì)濃度。
常用的半導(dǎo)體壓力傳感器使用n型硅片作為基材。首先，硅片制成一定幾何形狀的彈性受力部件。在這個(gè)硅片的受力部分，沿著不同的結(jié)晶制造4個(gè)p型擴(kuò)散電阻，用這4個(gè)電阻構(gòu)成4個(gè)臂惠斯登橋。在外力的作用下，阻值的變化變?yōu)殡娦盘?hào)輸出。這種具有壓力效應(yīng)的惠斯登電橋是壓力傳感器的心臟，通常稱(chēng)為壓力電橋。壓力橋架的特點(diǎn)是①橋架四臂電阻值相等(均為R0)②橋架相鄰臂架的壓力效應(yīng)值相等，符號(hào)相反③橋架四臂電阻溫度系數(shù)相同，始終處于同一溫度。R0為室溫下無(wú)應(yīng)力時(shí)的電阻值；RT為溫度變化時(shí)的電阻溫度系數(shù)（α）變化；△R為承受應(yīng)變時(shí)引起的阻力值變化；橋梁輸出電壓為u=I0壹=恒流源橋=I0RG（恒流源橋）。
其中I0為恒流源電流，e為恒壓源電壓。壓力電橋的輸出電壓與應(yīng)變(莪)直接成正比，與阻溫系數(shù)引起的RT無(wú)關(guān)，大大降低了傳感器的溫度漂移。半導(dǎo)體壓力傳感器中應(yīng)用最廣泛的是檢測(cè)流體壓力的傳感器。其主要結(jié)構(gòu)是由單晶硅材料組成的薄膜盒。膜片為杯狀，杯底為外力部分，壓力電橋?yàn)楸?。用同樣的硅單晶材料制成環(huán)形座椅，將薄膜粘在座椅上。該壓力傳感器具有靈敏度高、體積小、固體化等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空、航空、自動(dòng)儀器、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域。
深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測(cè)量傳感器的廠家。主要產(chǎn)品有微型壓式傳感器、拉壓式傳感器、S型傳感器、稱(chēng)重測(cè)力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于多種新型和智能化高端領(lǐng)域，包括工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線、3C、新能源、機(jī)器人、機(jī)械制造、醫(yī)療、紡織、汽車(chē)、冶金以及交通等領(lǐng)域。
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