固態壓阻壓力傳感器應用指南

　　半導體單晶硅材料在受到外力作用，產生肉眼根本察覺不到的極微小應變時，其原子結構內部的電子能級狀態發生變化，從而導致其電阻率劇烈的變化，由其材料制成的電阻也就出現極大變化，這種物理效應叫壓阻效應。人類是在本世紀五十年代才開始發現和研究這一效應的應用價值的。利用壓阻效應原理，采用三維集成電路工藝技術及一些專用特殊工藝，在單晶硅片上的特定晶向，制成應變電阻構成的惠斯頓檢測電橋，并同時利用硅的彈性力學特性，在同一硅片上進行特殊的機械加工，集應力敏感與力電轉換檢測于一體的這種力學量傳感器，稱為固態壓阻傳感器。以氣、液體壓強為檢測對象的則稱為固態壓阻壓力傳感器，它誕生于六十年代末期。顯然，它較之傳統的膜合電位計式，力平衡式，變電感式，變電容式，金屬應變片式及半導體應變片式傳感器技術上先進得多，目前仍是壓力測量領域最新一代傳感器。由于各自的特點及局限性，它雖然不能全面取代上述各種力學量傳感器，但是，從八十年代中期以后，在美，日，歐傳感器市場上，它已是壓力傳感器中執牛耳的品種，并與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的國際市場。目前，在以大規模集成電路技術和計算機軟件技術介入為特色的智能傳感器技術中，由于它能做成單片式多功能復合敏感元件來構成智能傳感器的基礎，因此，它仍然最受矚目。

主要特點：
1. 靈敏度高
　　硅應變電阻的靈敏因子比金屬應變片高50～100倍，故相應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，應用成本相應較低。由于它是一種非機械結構傳感器，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，一般均可達傳感器滿量程的十萬分之一以下。硅壓阻傳感器在零點附近的低量程段無死區，且線性優良。

2. 精度高
　　由于固態壓阻壓力傳感器的感受，敏感轉換和檢測三部分由同一個元件實現，沒有中間轉換環節，所以不重復性和遲滯誤差極小。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，因此綜合靜態精度很高。

3. 體積小、重量輕、動態頻響高
　　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，敏感元件的固有頻率很高。在動態應用時，動態精度高，使用頻帶寬，合理選擇設計傳感器外型，使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。

4. 性能穩定、可靠性高
　　由于工作彈性形變低至微應變數量級，彈性薄膜最大位移在亞微米數量級，因而無磨損、無疲勞、無老化。壽命長達107壓力循環次以上。

5. 溫度系數小
　　由于微電子技術的進步，四個應變電阻的一致性可做的很高，加之激光修調技術、計算機自動補償技術的進步，目前硅壓阻傳感器的零位與靈敏度溫度系數已可達10-5/℃數量級,即在壓力傳感器領域已超過溫度系數小的應變式傳感器的水平。

6. 適應介質廣
　　由于硅的優良化學防腐性能，與硅油的良好可兼容性，使得隔離式結構易于實現，即使非隔離型的壓阻壓力傳感器，也有相當程度的適應各種介質的能力。

7. 安全防爆
　　由于其低電壓、低電流的低功耗特點，它是本質安全防爆型產品，可廣泛用于各種化工工業檢測控制等領域，具有最優性價比。