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安徽省天康(集團)股份有限公司講解-什么是固態(tài)壓阻壓力傳感器?

來源:安徽賽科自動化工程有限公司   2010年01月03日 08:42  

半導(dǎo)體單晶硅材料在受到外力作用,產(chǎn)生肉眼根本察覺不到的極微小應(yīng)變時,其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級狀態(tài)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致其電阻率劇烈的變化,由其材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化,這種物理效應(yīng)叫壓阻效應(yīng)。人類是在本世紀(jì)五十年代才開始發(fā)現(xiàn)和研究這一效應(yīng)的應(yīng)用價值的。利用壓阻效應(yīng)原理,采用三維集成電路工藝技術(shù)及一些特殊工藝,在單晶硅片上的特定晶向,制成應(yīng)變電阻構(gòu)成的惠斯頓檢測電橋,并同時利用硅的彈性力學(xué)特性,在同一硅片上進行特殊的機械加工,集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的這種力學(xué)量傳感器,稱為固態(tài)壓阻傳感器。以氣、液體壓強為檢測對象的則稱為固態(tài)壓阻壓力傳感器,它誕生于六十年代末期。顯然,它較之傳統(tǒng)的膜合電位計式,力平衡式,變電感式,變電容式,金屬應(yīng)變片式及半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器技術(shù)上*得多,目前仍是壓力測量領(lǐng)域一代傳感器。由于各自的特點及局限性,它雖然不能全面取代上述各種力學(xué)量傳感器,但是,從八十年代中期以后,在美,日,歐傳感器市場上,它已是壓力傳感器中執(zhí)牛耳的品種,并與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的市場。目前,在以大規(guī)模集成電路技術(shù)和計算機軟件技術(shù)介入為特色的智能傳感器技術(shù)中,由于它能做成單片式多功能復(fù)合敏感元件來構(gòu)成智能傳感器的基礎(chǔ),因此,它仍然zui受矚目。 技術(shù)咨詢
主要特點:
1. 靈敏度高
  硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片高50~100倍,故相應(yīng)的傳感器靈敏度很高,一般滿量程輸出為100mv左右。因此對接口電路無特殊要求,應(yīng)用成本相應(yīng)較低。由于它是一種非機械結(jié)構(gòu)傳感器,因而分辨率*,國外稱之無限,即主要受限于外界的檢測讀出儀表限制及噪聲干擾限制,一般均可達傳感器滿量程的十萬分之一以下。硅壓阻傳感器在零點附近的低量程段無死區(qū),且線性優(yōu)良。
2. 精度高
  由于固態(tài)壓阻壓力傳感器的感受,敏感轉(zhuǎn)換和檢測三部分由同一個元件實現(xiàn),沒有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),所以不重復(fù)性和遲滯誤差極小。同時由于硅單晶本身剛度很大,形變很小,保證了良好的線性,因此綜合靜態(tài)精度很高。
3. 體積小、重量輕、動態(tài)頻響高
  由于芯體采用集成工藝,又無傳動部件,因此體積小,重量輕。小尺寸芯片加上硅*的彈性模數(shù),敏感元件的固有頻率很高。在動態(tài)應(yīng)用時,動態(tài)精度高,使用頻帶寬,合理選擇設(shè)計傳感器外型,使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。
4. 性能穩(wěn)定、可靠性高
  由于工作彈性形變低至微應(yīng)變數(shù)量級,彈性薄膜zui大位移在亞微米數(shù)量級,因而無磨損、無疲勞、無老化。壽命長達107壓力循環(huán)次以上。
5. 溫度系數(shù)小
  由于微電子技術(shù)的進步,四個應(yīng)變電阻的一致性可做的很高,加之激光修調(diào)技術(shù)、計算機自動補償技術(shù)的進步,目前硅壓阻傳感器的零位與靈敏度溫度系數(shù)已可達10-5/℃數(shù)量級,即在壓力傳感器領(lǐng)域已超過溫度系數(shù)小的應(yīng)變式傳感器的水平。
6. 適應(yīng)介質(zhì)廣
  由于硅的優(yōu)良化學(xué)防腐性能,與硅油的良好可兼容性,使得隔離式結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn),即使非隔離型的壓阻壓力傳感器,也有相當(dāng)程度的適應(yīng)各種介質(zhì)的能力。
7. 安全防爆
  由于其低電壓、低電流的低功耗特點,它是本質(zhì)安全防爆型產(chǎn)品,可廣泛用于各種化工工業(yè)檢測控制等領(lǐng)域,具有*性價比。
 
 

 

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