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壓力傳感器的原理

壓力傳感器的原理

時間:2015-12-22 13:54 來源: 作者:廣州南創 點擊:
      壓力傳感器的種類繁多,其性能也有較大的差異,在實際應用中,應根據具體的使用場合、條件和要求,選擇較為適用的傳感器,做到經濟、合理。
壓力傳感器的原理:
      傳感器是將各種非電量(包括物理量、化學量、生物量等)按一定規律轉換成便于處理和傳輸的另一種物理量 (一般為電量)的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成,有時還需外加輔助電源。
      制造半導體壓力傳感器的基本原理是利用硅晶體的壓阻效應。單晶硅材料在受到應力作用后,其電阻率發生明顯變化,這種現象稱為壓阻效應。
      壓力傳感器所用的元件材料是具有壓阻效應的單晶硅、擴散摻雜硅和多晶硅。根據晶體不受定向應力時,電導率是同性的,只有受定向應力時才表現出各向異性,由于應力能引起能帶的變化,能谷能量移動,導致電阻率的變化,于是就有電阻的變化,從而產生壓阻效應。
      單晶硅效應包括n型和p型硅壓阻效應。選用擴散硅目的在于在設計制造壓力傳感器時可根據不同溫度下硅擴散層的壓阻特性選擇合適的擴散條件,力求使壓力傳感器具有良好的性能。多晶硅在傳感器中有廣泛的用途,可作為微結構和填充材料、敏感材料。
壓力傳感器的應用分類:
      壓力傳感器按用途分類主要是壓力監視、壓力測量和壓力控制及轉換成其他量的測量。按供電方式分為壓阻型和壓電型傳感器,前者是被動供電的,需要有外電源。后者是傳感器自身產生電荷,不需要外加電源,根據不同領域對壓力測量的精度不同分為低精度和高精度的壓力傳感器。
壓力傳感器的主要性能參數: 
      1.額定壓力范圍。額定壓力范圍是滿足標準規定值的壓力范圍。也就是在最高和最低溫度之間,傳感器輸出符合規定工作特性的壓力范圍。在實際應用時傳感器所測壓力在該范圍之內。 
      2.最大壓力范圍。最大壓力范圍是指傳感器能長時間承受的最大壓力,且不引起輸出特性永久性改變。特別是半導體壓力傳感器,為提高線性和溫度特性,一般都大幅度減小額定壓力范圍。因此,即使在額定壓力以上連續使用也不會被損壞。一般最大壓力是額定壓力最高值的2-3倍。 
      3.損壞壓力。損壞壓力是指能夠加工在傳感器上且不使傳感器元件或傳感器外殼損壞的最大壓力。  
      4.線性度。線性度是指在工作壓力范圍內,傳感器輸出與壓力之間直線關系的最大偏離。
      5.壓力遲滯。為在室溫下及工作壓力范圍內,從最小工作壓力和最大工作壓力趨近某一壓力時,傳感器輸出之差。  
      6.溫度范圍。壓力傳感器的溫度范圍分為補償溫度范圍和工作溫度范圍。補償溫度范圍是由于施加了溫度補償,精度進入額定范圍內的溫度范圍。工作溫度范圍是保證壓力傳感器能正常工作的溫度范圍。

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