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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)
2017-7-27 閱讀(6526)
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(shí)特性不一樣，因此必須根據(jù)傳感器受力變形情況來(lái)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(chēng)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(gè)整體，當(dāng)它受壓力作用時(shí)，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(xiàn)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(gè)相等的電阻，經(jīng)蒸鍍金屬電極及連線(xiàn)，接成電橋形式，用引線(xiàn)引出。硅膜片兩側(cè)有兩個(gè)壓力腔，一側(cè)是和被測(cè)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(shí)，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(duì)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??；
3）準(zhǔn)確度高，由于不存在傳動(dòng)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(shí)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(wú)活動(dòng)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(shí)，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償；
2)制作工藝復(fù)雜，對(duì)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。
