矽壓阻式壓力感測器是利用單晶矽的壓阻效應製成的。在矽膜片特定方向上擴散4個等值的半導體電阻，並連線成惠斯通電橋，如圖3.1所示，作為力——電變換器的敏感元件。當膜片受到外界壓力作用，電橋失去平衡時，若對電橋加激勵電源（恆流和恆壓），便可得到與被測壓力成正比的輸出電壓，從而達到測量壓力的目的。
基本介紹
- 中文名：矽壓阻式壓力感測器
- 外文名： Piezoresistive Silicon Pressure Transducer
- 類別：感測器
- 類型：矽壓阻式
- 對象：壓力
- 原理：利用單晶矽的壓阻效應製成的
組成部分,封裝,
組成部分
矽壓阻式壓力感測器都由3個基本部分組成（圖3.2）：①基體，直接承受被測應力；②波紋膜片，將被測應力傳遞到晶片；③晶片，檢測被測應力。晶片是在矽彈性膜片上，用半導體製造技術在確定晶向製作相同的4個感壓電阻，將他們連成惠斯通電橋構成了基本的壓力敏感元件。
膜片即是力敏電阻的襯底，又是外加應力的承受體，所以是壓力感測元件的核心部分。在矽膜片上的背面要用機械或化學腐蝕的方法加工成中間很薄的凹狀，稱為矽杯，在它的正面製作壓阻全橋。如果矽杯是圓形的凹坑，就稱為圓形膜片。膜片還有方形、矩形等多種形式。當存在外加應力時，膜片上各處受到的應力是不同的。4個橋臂電阻在模板上的位置與方向設定要根據晶向和應力來決定。
膜片的設計和製作決定了感測器的性能及量程。圖3.2所示的是一種充油封裝結構，在感測器的波紋膜片及晶片之間填充了矽油，這種結構的壓力感測器目前已相當成熟。量程為0～100kPa至0～60MPa，工作溫度為-55℃～125℃，精度為0.5%～0.1%；能夠實現表壓、絕壓測量。
封裝
矽壓阻式壓力感測器的另一種封裝形式是將矽應變片用於玻璃粉直接燒結在金屬膜片上，構成燒結型壓力感測器。由於該感測器的結構特點，能夠將彈性原件與被測介質直接接觸，易於小型化，適於動態壓力測量。該感測器量程從0～100kPa至0～80MPa，工作溫度為-55℃～125℃，精度為0.5%～0.1%。固有頻率從幾千赫到幾百赫，可用於氣流模型試驗、爆炸壓力測試和發動機動態測量。
