壓阻壓力感測器

壓阻壓力感測器是指利用單晶矽材料的壓阻效應和積體電路技術製成的感測器。單晶矽材料在受到力的作用後，電阻率發生變化，通過測量電路就可得到正比於力變化的電信號輸出。它又稱為擴散矽壓阻壓力感測器，它不同於貼上式應變計需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過矽膜片感受被測壓力的。

主要特點

1. 靈敏度高： 　矽應變電阻的靈敏因子比金屬應變片高50～100倍，故相應的感測器靈敏度很高，一般滿量程輸出為100mv左右。因此對接口電路無特殊要求，套用成本相應較低。由於它是一種非機械結構感測器，因而解析度極高，國外稱之無限，即主要受限於外界的檢測讀出儀表限制及噪聲干擾限制，一般均可達感測器滿量程的十萬分之一以下。矽壓阻感測器在零點附近的低量程段無死區，且線性優良。 　2. 精度高： 　由於固態壓阻壓力感測器的感受，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，所以不重複性和遲滯誤差極小。同時由於矽單晶本身剛度很大，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： 　由於芯體採用集成工藝，又無傳動部件，因此體積小，重量輕。小尺寸晶片加上矽極高的彈性模數，敏感元件的固有頻率很高。在動態套用時，動態精度高，使用頻頻寬，合理選擇設計感測器外型，使用頻寬可以從零頻至100千赫茲。 　4. 性能穩定、可靠性高： 　由於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. 溫度係數小： 　由於微電子技術的進步，四個應變電阻的一致性可做的很高，加之雷射修調技術、計算機自動補償技術的進步，矽壓阻感測器的零位與靈敏度溫度係數已可達10-5/℃數量級,即在壓力感測器領域已超過溫度係數小的應變式感測器的水平。 　6. 適應介質廣： 　由於矽的優良化學防腐性能，與矽油的良好可兼容性，使得隔離式結構易於實現，即使非隔離型的壓阻壓力感測器，也有相當程度的適應各種介質的能力。 　7. 安全防爆： 　由於其低電壓、低電流的低功耗特點，它是本質安全防爆型產品，可廣泛用於各種化工工業檢測控制等領域，具有最優性價比。

原理分析

壓阻壓力感測器的原理是敏感芯體受壓後產生電阻變化,再通過放大電路將電阻的變化轉換為標準信號輸出。 　壓阻式芯體通用的有三類： 　1、應變原理: 　1）結構: 將壓敏電阻以惠司通電橋形式與應變材料(通常為不鏽鋼)結合在一起。 　2）特點: 過載能力,抗衝擊壓力強靈敏度較低 ,適合於測量500kpa以上的高量程範圍,最高可達500mpa強度高,耐振動,不易損壞溫度漂移小高量程(1mpa以上)線性很好,精度高硬性膜片結構,適合測量與應變材料兼容的各類介質。 　2、陶瓷壓阻原理: 　1）結構:將壓敏電阻以惠司通電橋形式與陶瓷燒結在一起。 　2）特點:過載能力較應變原理較低,抗衝擊壓力較差靈敏度較高,適合於測量50kpa以上的高量程範圍,最高量程40mpa耐腐蝕,溫度範圍較寬。 　3、擴散矽矽原理： 　1）結構:在矽片上注入粒子形成惠司通電橋形式的壓敏電阻。 　2）特點:靈敏度很高,精度高,適合於測量1kpa～40mpa的範圍,過壓能力較強抗衝擊壓力較好溫度漂移較大分為帶隔離膜片和非隔離膜片2類,非隔離膜片只能測乾淨 的氣體,隔離膜片為軟性膜片,不適合測量粘稠的介質。

套用領域

壓阻壓力感測器可廣泛用於工業設備、水利、化工、醫療、電力、空調、金剛石壓機、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制。