壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)原理及其在汽車測試中的應用研究-wenkub
2023-04-08 23:26:07 本頁面
【正文】 數(shù)隨擴散雜質(zhì)濃度的增加而減小；表面雜質(zhì)濃度相同時，P型硅的壓阻系數(shù)值比N型硅的（絕對）值高，因此選P型硅有利于提高敏感元件的靈敏度。硅壓阻傳感器的芯片，就是選擇壓阻效應最大的晶向來布置電阻條。為了說明晶格點陣的配置和確定晶面的位置， 通常引進一組對稱軸，稱為晶軸，用X、Y、Z表示。 半導體電阻率 πl(wèi)為半導體材料的壓阻系數(shù)，它與半導體材料種類及應力方向 與晶軸方向之間的夾角有關；E為半導體材料的彈性模量，與晶向有關。關鍵詞：傳感器，壓阻，汽車，測試一 壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)原理 壓阻式傳感器（piezoresistance type transducer）是指利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。 對半導體材料而言，πl(wèi) E (1+μ)，故(1+μ)項可以忽略 半導體材料的電阻值變化，主要是由電阻率變化引起的，而電阻率ρ的變化是由應變引起的 半導體單晶的應變靈敏系數(shù)可表示 半導體的應變靈敏系數(shù)還與摻雜濃度有關，它隨雜質(zhì)的增加而減小晶向的表示方法 結(jié)晶體是具有多面體形態(tài)的固體，由分子、原子或離子有規(guī)則排列而成。z x xyzy 對于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同。同時利用硅晶體各向異性、腐蝕速率不同的特性，采用腐蝕工藝來制造硅杯形的壓阻芯片。 當力作用于硅晶體時，晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。R為應變片阻值， ΔR為應變片阻值變化， ΔRt為環(huán)境溫度變化受環(huán)境溫度引起阻值的變化恒流源 電橋輸出電壓與ΔR成正比，環(huán)境溫度的變化對其沒有影響。 設計時，適當安排電阻的位置，可以組成差動電橋擴散型壓阻式壓力傳感器特點優(yōu)點: 體積小，結(jié)構(gòu)比較簡單，動態(tài)響應也好，靈敏度高，能測出十幾帕的微壓，長期穩(wěn)定性好，滯后和蠕變小，頻率響應高，便于生產(chǎn)，成本低。減少與補償誤差措施1. 測量電橋 2. 零點溫度補償 3. 靈敏度溫度補償 1測量電橋 假設ΔRT為溫度引起的電阻變化 電橋的輸出為 恒流源供電的全橋差動電路，電橋的輸出電壓與電阻變化成正比，與恒流源 電流成正比，但與溫度無關，因此測量不受溫度的影響。利用在電源回路中串聯(lián)二極管的方法進行補償。從圖417 a)中可以看到還有一電阻Rt，它是測溫電阻，位于應變?yōu)榱愕牡胤?，因此壓力對它不發(fā)生影響，它的作用是反映單晶硅膜片的真實溫度。 在結(jié)構(gòu)上一般都采用差頻輸出的形式，也就是選擇適當?shù)木嗪臀恢茫龀蓛商兹鐖D419所示的相移振蕩器。這時頻率△f為頻率差△f的變化就反映了壓力的變化值。所以可采用如圖所示的恒流源供電電路，它采用雙電源供
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