熱膨(peng)脹傳(chuan)感(gan)器基本(ben)資(zi)料(liao)

 

　　熱(re)膨(peng)脹(zhang)傳感(gan)器的(de)種類(lei)甚多、傳統(tong)的(de)測量(liang)方(fang)法(fa)是(shi)利(li)用彈性(xing)元(yuan)件的(de)形(xing)變(bian)和(he)位移來(lai)表示(shi)，但(dan)它(ta)的(de)體積大(da)、笨(ben)重(zhong)、輸出非線(xian)性(xing)。隨(sui)著微電子技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展，利(li)用(yong)半(ban)導(dao)體材料的(de)壓阻(zu)效(xiao)應(ying)和良(liang)好(hao)的(de)彈性(xing)，研制出半(ban)導(dao)體力敏(min)傳(chuan)感(gan)器，主要(yao)有(you)矽壓阻(zu)式(shi)和電容式(shi)兩種(zhong)，它們(men)具有體(ti)積小、重(zhong)量(liang)輕、靈(ling)敏(min)度高等(deng)優(you)點，因此(ci)熱(re)膨脹(zhang)傳感(gan)器得到(dao)廣泛應(ying)用(yong)。當對壹(yi)塊(kuai)半(ban)導(dao)體在(zai)某(mou)壹(yi)晶向(xiang)上施加(jia)應力時，其電阻率(lv)會產生壹定(ding)的(de)變化(hua)。

 

　　這(zhe)種導(dao)體電阻率(lv)變(bian)化(hua)和應力之間(jian)的(de)相互(hu)關系稱(cheng)為(wei)半(ban)導(dao)體壓阻效(xiao)應(ying)，利(li)用此(ci)效(xiao)應制成的(de)力學量傳感(gan)器稱(cheng)為(wei)壓(ya)阻(zu)式(shi)力敏(min)傳(chuan)感(gan)器，它有(you)兩(liang)種類型，壹類(lei)是將半(ban)導(dao)體應變計(ji)粘貼在(zai)彈(dan)性(xing)元(yuan)件上(shang)制成的(de)傳感(gan)器，稱(cheng)為(wei)粘貼型壓阻(zu)式(shi)傳感(gan)器，另壹(yi)類(lei)是在(zai)半(ban)導(dao)體材料的(de)基片上(shang)用(yong)集(ji)成電路工藝制成的(de)擴散(san)電阻，使(shi)應變(bian)計(ji)與(yu)矽襯(chen)底形(xing)成同壹(yi)整體(ti)的(de)傳感(gan)器，稱(cheng)為(wei)擴(kuo)散(san)型壓阻(zu)式(shi)傳感(gan)器。

 

　　熱膨(peng)脹(zhang)傳感(gan)器由(you)四只(zhi)半(ban)導(dao)體應變片接(jie)成全(quan)橋(qiao)形(xing)式(shi)，用粘合劑(ji)貼在(zai)彈(dan)性(xing)元(yuan)件上(shang)構成，它具(ju)有很(hen)高的(de)應變(bian)靈(ling)敏(min)系(xi)數(shu)，壹般為(wei)20～200，因此(ci)輸出高，輸出靈(ling)敏(min)度壹般為15～0mV/V，但(dan)易發(fa)生零點漂(piao)移(yi)與(yu)蠕變，同(tong)時還存在(zai)半(ban)導(dao)體應變片和(he)彈(dan)性(xing)元(yuan)件熱(re)膨脹(zhang)所(suo)帶來(lai)的(de)溫度漂(piao)移(yi)等(deng)影響。擴散型壓阻(zu)式(shi)力敏(min)傳(chuan)感(gan)器大(da)都采(cai)用(yong)單(dan)晶矽(gui)和(he)半(ban)導(dao)體平面(mian)工藝制成的(de)。壹般(ban)以(yi)N 型矽為(wei)襯底，采(cai)用(yong)氧(yang)化(hua)、擴散等(deng)工藝將硼(peng)原(yuan)子沿給定(ding)的(de)晶向(xiang)擴散(san)到(dao)n 型矽襯(chen)底材料中，形(xing)成P 型擴散(san)層。

 

　　結果硼(peng)擴(kuo)散區便形(xing)成應變(bian)電阻，並用襯底形(xing)成壹個(ge)整體，當它(ta)受(shou)到(dao)壓力作用時，應變(bian)電阻發(fa)生變化(hua)，從而使(shi)輸出發(fa)生變化(hua)。

 

　　壓阻式(shi)力敏(min)傳(chuan)感(gan)器有靈(ling)敏(min)度高、精(jing)度高、體(ti)積小、重(zhong)量(liang)輕、工作頻(pin)率高、結(jie)構(gou)簡(jian)單(dan)、工作可靠、壽命長(chang)等(deng)特點。

 

　　熱膨脹傳感(gan)器近來(lai)得到(dao)了(le)迅速發(fa)展，這(zhe)種傳(chuan)感(gan)器的(de)核心部分(fen)是對壓(ya)力敏(min)感(gan)的(de)電容器。力敏(min)電容器的(de)電容量是(shi)由(you)電極面(mian)積和兩(liang)個(ge)電極間(jian)的(de)距離(li)決定(ding)。

 

　　當矽(gui)膜片兩(liang)邊(bian)存(cun)在(zai)壓(ya)力差時，矽膜片產(chan)生形(xing)變(bian)，電容器極板(ban)間(jian)的(de)間(jian)距發(fa)生變化(hua)，從而引起(qi)電容量的(de)變化(hua)。這(zhe)樣(yang)，電容變化(hua)量與(yu)壓差(cha)有關，因此(ci)，就可作為力敏(min)傳(chuan)感(gan)器。熱膨(peng)脹(zhang)傳感(gan)器與(yu)壓阻(zu)式(shi)力敏(min)傳(chuan)感(gan)器相比(bi)，具(ju)有靈(ling)敏(min)度高、溫度穩定性(xing)好、壓(ya)力量程大(da)等(deng)特點。