压阻式压力传感器.pptx
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第二节压阻式传感器固体受到作用力后,电阻率就要发生变化,这种效应称为压阻效应。
半导体材料的这种效应特别强。
利用半导体材料做成的压阻式传感器有两种类型:一种是利用半导体材料的体电阻做成的粘贴式应变片;另一类是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成扩散电阻,称扩散型压阻传感器。
压阻式传感器的灵敏系数大,分辨率高。
频率响应高,体积小。
它主要用于测量压力、加速度和载荷参数。
因为半导体材料对温度很敏感,因此压阻式传感器的温度误差较大,必须要有温度补偿。
1.基本工作原理根据式(2-3)式中,项,对金属材料,其值很小,可以忽略不计,对半导体材料,项很大,半导体电阻率的变化为(2-22)式中为沿某晶向的压阻系数,σ为应力,为半导体材料的弹性模量。
如半导体硅材料,, ,则,此例表明,半导体材料的灵敏系数比金属应变片灵敏系数 (1+2μ)大很多。
可近似认为。
半导体电阻材料有结晶的硅和锗,掺入杂质形成P型和N型半导体。
其压阻效应是因在外力作用下,原子点阵排列发生变化,导致载流子迁移率及浓度发生变化而形成的。
由于半导体(如单晶硅)是各向异性材料,因此它的压阻系数不仅与掺杂浓度、温度和材料类型有关,还与晶向有关。
所谓晶向,就是晶面的法线方向。
晶向的表示方法有两种,一种是截距法,另一种是法线法。
1.截距法设单晶硅的晶轴坐标系为x、y、z,如图2-29所示,某一晶面在轴上的截距分别为r、s、t(2-23)1/r、1/s、1/t为截距倒数,用r、s、t的最小公倍数分别相乘,获得三个没有公约数的整数a、b、c,这三个数称为密勒指数,用以表示晶向,记作〈a b c〉,某数(如a)为负数则记作〈 b c〉。
例如图2-30(a),截距为-2、-2、4,截距倒数为-、-、,密勒指数为〈1〉。
图2-30(b)截距为1、1、1,截距倒数仍为1、1、1,密勒指数为〈11 1〉。
图2-30(c)中ABCD面,截距分别为1、∞、∞,截距倒数为1、0、0,所以密勒指数为〈1 0 0〉。
压阻式压力传感器的工作原理
一、引言
1.1 任务背景
1.2 任务目的
二、压力传感器的分类
2.1 压力传感器的基本原理
2.2 主要分类方法
三、压阻式压力传感器概述
3.1 压阻式传感器的定义
3.2 压阻式传感器的优势
3.3 压阻式传感器的应用领域
四、压阻式压力传感器的结构组成
4.1 压阻式传感器的基本结构
4.2 压阻式传感器的材料选择
4.3 压阻式传感器的制作工艺
五、压阻式压力传感器的工作原理
5.1 压阻式传感器的基本工作原理
5.2 压阻式传感器的压力测量原理
5.2.1 钢片弯曲原理
5.2.2 半导体材料压阻效应原理
5.2.3 液体柱压弯曲原理
六、压阻式压力传感器的特性与参数
6.1 线性度
6.2 灵敏度
6.3 频率响应
6.4 温度特性
七、压阻式压力传感器的应用案例
7.1 工业领域应用案例
7.2 汽车领域应用案例
7.3 医疗领域应用案例
八、压阻式压力传感器的未来发展方向
8.1 微型化
8.2 特殊材料应用
8.3 无线通信技术的应用
九、总结
以上是对压阻式压力传感器的工作原理的全面详细探讨。
压阻式压力传感器是一种应用广泛的传感器,具有灵敏度高、精度高、可靠性好等优势。
文章通过对传感器的基本工作原理、传感器结构组成、工作过程和特性参数等方面的分析,展示了压阻式压力传感器的优势和应用。
未来,压阻式压力传感器有着更广阔的发展前景,例如微型化、特殊材料应用和无线通信技术的应用等。
随着科技的进步,压阻式压力传感器在各个领域的应用将会越来越重要。