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压阻式压力传感器结构

日期:2019-11-15 18:25
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摘要:压阻式压力传感器又称为固态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔,另一面是与大气连通的低压腔。

压阻式压力传感器又称为固态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔,另一面是与大气连通的低压腔。

硅膜片一般设计成周边固支的圆形,直径与厚度比约为20~60。在圆形硅膜片N型定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥,其中两条位于压应力区,另两条处于拉应力区,相对于膜片中心对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条,两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。

压力传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用*为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。这种传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线。

压阻式压力传感器主要由固定在硅杯上的硅杯膜片和外壳组成。硅膜片的上下有低压腔和高压腔,高压腔通入被测压力,低压腔与大气相通,检测表压力。也可以分別通入高、低压力,检测差压力。在被测压力或差压作用下,硅膜片产生应变,扩散电阻的阻值随应变而变化。传感器的外形结构因被测介质性质和测压环境而有所不同。由硅杯膜片构成的压力传感器又称为扩散硅压力传感器。

已经出现的集成压阻式压力传感器(又称固态压力传感器),采用大规模集成电路技术,将扩散电阻、检测放大电路、温度补傥电路乃至电源变换电路和微处理器集成在同一块中晶硅膜片上,兼有信号检测、处理(放大、运算、补偿)、记忆功能,从而大大地提高了传感器的稳定性和测量准确度。