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            壓阻壓力傳感器中壓力信號的傳遞是如何實現的_昆侖中大

            來源:昆侖中大傳感器     發布日期:2018-03-26   |    分享    加入收藏   關注:0
            壓阻壓力傳感器主要基于壓阻效應(Piezoresistive effect)。壓阻效應是用來描述材料在受到機械式應力下所產生的電阻變化。不同于上述壓電效應,壓阻效應只產生阻抗變化,并不會產生電荷。
            大多數金屬材料與半導體材料都被發現具有壓阻效應。其中半導體材料中的壓阻效應遠大于金屬。由于硅是現今集成電路的主要,以硅制作而成的壓阻性元件的應用就變得非常有意義。的電阻變化不單是來自與應力有關的幾何形變,而且也來自材料本身與應力相關的電阻,這使得其程度因子大于金屬數百倍之多。N型硅的電阻變化主要是由于其三個導帶谷對的位移所造成不同遷移率的導帶谷間的載子重新分布,進而使得電子在不同流動方向上的遷移率發生改變。其次是由于來自與導帶谷形狀的改變相關的等效質量(effective mass)的變化。在P型硅中,此現象變得更復雜,而且也導致等效質量改變及電洞轉換。
            壓阻壓力傳感器一般通過引線接入惠斯登電橋中。平時敏感芯體沒有外加壓力作用,電橋處于平衡狀態(稱為零位),當傳感器受壓后芯片電阻發生變化,電橋將失去平衡。若給電橋加一個恒定電流或電壓電源,電橋將輸出與壓力對應的電壓信號,這樣傳感器的電阻變化通過電橋轉換成壓力信號輸出。電橋檢測出電阻值的變化,經過放大后,再經過電壓電流的轉換,變換成相應的電流信號,該電流信號通過非線性校正環路的補償,即產生了輸入電壓成線性對應關系的4~20mA的標準輸出信號。
            為減小溫度變化對芯體電阻值的影響,提高測量精度,壓力傳感器都采用溫度補償措施使其零點漂移、靈敏度、線性度、穩定性等技術指標保持較高水平。
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