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一、介紹
硅單晶材料在受到外力作用產(chǎn)生極微小應(yīng)變時(shí)(一般小于400微應(yīng)變)，其內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)的電子能級(jí)狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈變化(G因子突變)，用此材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成工藝技術(shù)經(jīng)過摻雜、擴(kuò)散，沿單晶硅片上的特定晶向，制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯登電橋，利用硅材料的彈性力學(xué)特性，在同一硅材料上進(jìn)行各向異性微加工，就制成了一個(gè)集力敏與力電轉(zhuǎn)換檢測(cè)于一體的擴(kuò)散硅傳感器。給傳感器匹配一放大電路相關(guān)部件，使之輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，就組成了一臺(tái)完整的變送器。
二、技術(shù)特點(diǎn)
1、靈敏度高
擴(kuò)散硅敏電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變高50~80倍，它的滿量程信號(hào)輸出在80~100mv左右。對(duì)接口電路適配性好，應(yīng)用成本相應(yīng)較低。由于它輸入激勵(lì)電壓低，輸出信號(hào)大，且無機(jī)械動(dòng)件損耗，因而分變率高。
2、精度高
擴(kuò)散硅壓力傳感器的感受、敏感轉(zhuǎn)換和檢測(cè)三位一體，無機(jī)械動(dòng)件連接轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以不重復(fù)性和遲滯誤差很小。由于硅材料的剛性好，形變小，因而傳感器的線性也非常好，因此綜合靜態(tài)精度很高。
3、可靠性高
擴(kuò)散硅敏感膜片的彈性形變量在微應(yīng)變數(shù)量級(jí)、膜片最大位移量在亞微米數(shù)量級(jí)，且無機(jī)械磨損，無疲勞，無老化。平均時(shí)間長(zhǎng)，性能穩(wěn)定，可靠性高。
4、頻響高
由于敏感膜片硅材料的本身固有頻率高，一般在50KC。制造過程采用了集成工藝，膜片的有效面積可以很小，配以剛性結(jié)構(gòu)前置安裝特殊設(shè)計(jì)。使傳感器頻率響應(yīng)高，使用帶寬可達(dá)零頻至100千赫茲。
5、溫度性能好
隨著集成工藝技術(shù)進(jìn)步，擴(kuò)散硅敏感膜的四個(gè)電阻一致性得到進(jìn)一步提高，原始的手工補(bǔ)償已被激光調(diào)阻、計(jì)算機(jī)自動(dòng)休整技術(shù)所替代，傳感器的零位和靈敏度溫度系數(shù)已可達(dá)10-5/℃數(shù)量級(jí)，工作溫度也大幅度提高。
6、抗電擊穿性能好
由于采用了特殊材料和裝配工藝，擴(kuò)散硅傳感器不但可以做到130℃正常使用，在強(qiáng)磁場(chǎng)、高電壓擊穿試驗(yàn)中可抗擊1500V/AC電壓的沖擊。
7、耐腐蝕性好
由于擴(kuò)散硅材料本身優(yōu)良的化學(xué)腐蝕性能，即使傳感器受壓力面不隔離，也能在普通使用中適應(yīng)各種介質(zhì)。硅材料又與硅油有良好的兼容性，使它在采用防腐材料隔離時(shí)結(jié)構(gòu)工藝更易于實(shí)現(xiàn)。加之它的低電壓、低電流、低工耗、低成本和本質(zhì)安全防爆的特點(diǎn)，可替代多同類型的同功能產(chǎn)品，具有性能價(jià)格比。
