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利用壓阻效應(yīng)原理，采用三維集成電路工藝技術(shù)及一些專用特殊工藝，在單晶硅片上的特定晶向，制成應(yīng)變電阻構(gòu)成的惠斯頓檢測電橋，并同時利用硅的彈性力學(xué)特性，在同一硅片上進(jìn)行特殊的機(jī)械加工，集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的這種力學(xué)量傳感器，稱為固態(tài)壓阻傳感器。以氣、液體壓強(qiáng)為檢測對象的則稱為固態(tài)壓阻壓力傳感器。  目前，在以大規(guī)模集成電路技術(shù)和計算機(jī)軟件技術(shù)介入為特色的智能傳感器技術(shù)中，由于固態(tài)壓阻壓力傳感器能做成單片式多功能復(fù)合敏感元件來構(gòu)成智能傳感器的基礎(chǔ)，因此，固態(tài)壓阻壓力傳感器仍最受矚目。
固態(tài)壓阻壓力傳感器主要特點(diǎn)：
1、靈敏度高
硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片高50～100倍，故相應(yīng)的傳感器靈敏度很高，一般滿量程輸出為100mv左右。因此對接口電路無特殊要求，應(yīng)用成本相應(yīng)較低。由于它是一種非機(jī)械結(jié)構(gòu)傳感器，因而分辨率極高，國外稱之無限，即主要受限于外界的檢測讀出儀表限制及噪聲干擾限制，一般均可達(dá)傳感器滿量程的十萬分之一以下。硅壓阻傳感器在零點(diǎn)附近的低量程段無死區(qū)，且線性優(yōu)良。
2、精度高
由于固態(tài)壓阻壓力傳感器的感受，敏感轉(zhuǎn)換和檢測三部分由同一個元件實(shí)現(xiàn)，沒有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以不重復(fù)性和遲滯誤差極小。同時由于硅單晶本身剛度很大，形變很小，保證了良好的線性，因此綜合靜態(tài)精度很高。
3、體積小、重量輕、動態(tài)頻響高
由于芯體采用集成工藝，又無傳動部件，因此體積小，重量輕。小尺寸芯片加上硅極高的彈性模數(shù)，敏感元件的固有頻率很高。在動態(tài)應(yīng)用時，動態(tài)精度高，使用頻帶寬，合理選擇設(shè)計壓力傳感器外型，使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。
4、性能穩(wěn)定、可靠性高
由于工作彈性形變低至微應(yīng)變數(shù)量級，彈性薄膜最大位移在亞微米數(shù)量級，因而無磨損、無疲勞、無老化。壽命長達(dá)107壓力循環(huán)次以上。
5、溫度系數(shù)小
由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，四個應(yīng)變電阻的一致性可做的很高，加之激光修調(diào)技術(shù)、計算機(jī)自動補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)步，目前硅壓阻壓力傳感器的零位與靈敏度溫度系數(shù)已可達(dá)10-5/℃數(shù)量級,即在壓力傳感器領(lǐng)域已超過溫度系數(shù)小的應(yīng)變式壓力傳感器的水平。
6、適應(yīng)介質(zhì)廣
由于硅的優(yōu)良化學(xué)防腐性能，與硅油的良好可兼容性，使得隔離式結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，即使非隔離型的壓阻壓力傳感器，也有相當(dāng)程度的適應(yīng)各種介質(zhì)的能力。
7、安全防爆
由于其低電壓、低電流的低功耗特點(diǎn)，它是本質(zhì)安全防爆型產(chǎn)品，可廣泛用于各種化工工業(yè)檢測控制等領(lǐng)域，具有最優(yōu)性價比。 |
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