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擴(kuò)散硅壓阻式力敏傳感器的組成及優(yōu)缺點(diǎn)

來源:安徽美康儀表自動化有限公司   2017年07月27日 08:49  

  擴(kuò)散型壓阻式力敏傳感器大都采用單晶硅和半導(dǎo)體平面工藝制成。單晶硅是各向異性材料,取向不同時特性不一樣,因此必須根據(jù)傳感器受力變形情況來加工制造擴(kuò)散硅敏感電阻膜片。一般以N型硅為襯底(又稱基片),采用氧化、擴(kuò)散等工藝將硼原子沿給定的晶向擴(kuò)散到N型硅補(bǔ)底材料中,形成P型擴(kuò)散層。結(jié)果硼擴(kuò)散區(qū)便形成應(yīng)變電阻,并用襯底形成一個整體,當(dāng)它受壓力作用時,應(yīng)變電阻發(fā)生變化,從而使輸出發(fā)生變化。
 擴(kuò)散型壓阻式力敏傳感器主要由硅膜片(硅杯)、外殼和引線等組成。硅膜片是核心部分,其形狀像杯子故名硅杯,在膜片上,用半導(dǎo)體工藝中的擴(kuò)散摻雜法做成四個相等的電阻,經(jīng)蒸鍍金屬電極及連線,接成電橋形式,用引線引出。硅膜片兩側(cè)有兩個壓力腔,一側(cè)是和被測系統(tǒng)相連接的高壓腔;另一側(cè)是低壓腔,通常和大氣相連,也有做成真空的。當(dāng)膜片兩側(cè)存在壓力差時,膜片發(fā)生變形,產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變,從而使擴(kuò)散電阻的電阻值發(fā)生變化,電橋失去平衡,輸出相對應(yīng)的電壓,其大小就反映了膜片所受壓力差值。

 

擴(kuò)散硅壓阻式力敏傳感器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

1.優(yōu)點(diǎn):

1)頻率響應(yīng)范圍寬,固有頻率很高;
2)體積小,可微型化,由于采用了集成電路的工藝方法,因麗硅膜片敏感元件可做得很小;
3)準(zhǔn)確度高,由于不存在傳動機(jī)構(gòu)造成的誤差,也消除了一般壓力傳感器中金屬膜片或應(yīng)變及粘貼時因蠕變、遲滯產(chǎn)生的誤差,所以大大提高了傳感器的準(zhǔn)確度;
4)靈敏度高;
5)由于壓阻式傳感器無活動部件,所以它工作可靠,耐振、耐沖擊、耐腐蝕、抗干擾能力強(qiáng),可以在惡劣環(huán)境下工作。

2.缺點(diǎn)
1)由于壓阻式傳感器是用半導(dǎo)體材料制作的,所以受溫度影響較大;因此,在瀑度變化大的環(huán)境中使用時,必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償;
2)制作工藝復(fù)雜,對研制條件要求高,尤其是擴(kuò)散雜質(zhì)、燒結(jié)、封裝工藝等比其他傳感器要復(fù)雜得多,因而成本較高。

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