壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)原理及其在汽車(chē)測(cè)試中的應(yīng)用研究-wenkub
2023-04-08 23:26:07 本頁(yè)面
【正文】 數(shù)隨擴(kuò)散雜質(zhì)濃度的增加而減小；表面雜質(zhì)濃度相同時(shí)，P型硅的壓阻系數(shù)值比N型硅的（絕對(duì)）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(yīng)最大的晶向來(lái)布置電阻條。為了說(shuō)明晶格點(diǎn)陣的配置和確定晶面的位置， 通常引進(jìn)一組對(duì)稱(chēng)軸，稱(chēng)為晶軸，用X、Y、Z表示。 半導(dǎo)體電阻率 πl(wèi)為半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù)，它與半導(dǎo)體材料種類(lèi)及應(yīng)力方向 與晶軸方向之間的夾角有關(guān)；E為半導(dǎo)體材料的彈性模量，與晶向有關(guān)。關(guān)鍵詞：傳感器，壓阻，汽車(chē)，測(cè)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(yīng)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(guò)測(cè)量電路就可得到正比于力變化的電信號(hào)輸出。 對(duì)半導(dǎo)體材料而言，πl(wèi) E (1+μ)，故(1+μ)項(xiàng)可以忽略 半導(dǎo)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(yīng)變引起的 半導(dǎo)體單晶的應(yīng)變靈敏系數(shù)可表示 半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏系數(shù)還與摻雜濃度有關(guān)，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(duì)于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同。同時(shí)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(lái)制造硅杯形的壓阻芯片。 當(dāng)力作用于硅晶體時(shí)，晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個(gè)能谷向另一個(gè)能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動(dòng)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(yīng)變片阻值， ΔR為應(yīng)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(duì)其沒(méi)有影響。 設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)安排電阻的位置，可以組成差動(dòng)電橋擴(kuò)散型壓阻式壓力傳感器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 體積小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也好，靈敏度高，能測(cè)出十幾帕的微壓，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，滯后和蠕變小，頻率響應(yīng)高，便于生產(chǎn)，成本低。減少與補(bǔ)償誤差措施1. 測(cè)量電橋 2. 零點(diǎn)溫度補(bǔ)償 3. 靈敏度溫度補(bǔ)償 1測(cè)量電橋 假設(shè)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(dòng)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(wú)關(guān)，因此測(cè)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(jìn)行補(bǔ)償。從圖417 a)中可以看到還有一電阻Rt，它是測(cè)溫電阻，位于應(yīng)變?yōu)榱愕牡胤?，因此壓力?duì)它不發(fā)生影響，它的作用是反映單晶硅膜片的真實(shí)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(dāng)?shù)木嗪臀恢茫龀蓛商兹鐖D419所示的相移振蕩器。這時(shí)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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