傳(chuan)感器(qi)芯體(ti)介(jie)紹

壓阻式(shi)傳感器(qi)歷史(shi)

1954年(nian)，史(shi)密(mi)斯（C.S.Smith）發(fa)現了(le)矽(gui)與鍺的(de)壓阻(zu)效(xiao)應，即當(dang)有(you)外(wai)力(li)作用(yong)於(yu)半(ban)導體(ti)材料(liao)時，其(qi)電阻(zu)將(jiang)明顯(xian)發(fa)生(sheng)變化(hua)。

1960-1970年，矽(gui)擴(kuo)散(san)技術快速(su)發展，技(ji)術(shu)人員在(zai)矽(gui)晶面(mian)選(xuan)擇(ze)合(he)適的晶向(xiang)直接把(ba)應變電阻(zu)擴(kuo)散(san)在(zai)晶面(mian)上(shang)，然後在(zai)背(bei)面(mian)加(jia)工(gong)成凹形，形成較(jiao)薄的(de)矽(gui)彈(dan)性膜片，稱為(wei)矽(gui)杯。

1970-1980年，矽(gui)杯擴(kuo)散(san)理(li)論的基(ji)礎上(shang)應用了(le)矽(gui)的各向異性的(de)腐(fu)蝕(shi)技術(shu)，擴(kuo)散(san)矽(gui)傳感器(qi)其(qi)加工(gong)工(gong)藝(yi)以矽(gui)的各項異性腐(fu)蝕(shi)技術(shu)為主，發(fa)展成為可以自(zi)動(dong)控制(zhi)矽(gui)膜厚(hou)度(du)的(de)矽(gui)各向異性加(jia)工(gong)技(ji)術

隨著技(ji)術的(de)發(fa)展(zhan)，現在(zai)可以(yi)通(tong)過(guo)微(wei)機械加工(gong)工(gong)藝(yi)制作(zuo)由(you)計算(suan)機控制(zhi)加(jia)工(gong)出結(jie)構型(xing)的壓力(li)傳感器(qi)，其(qi)線度(du)可(ke)以(yi)控制(zhi)在(zai)微米(mi)級範圍內。利(li)用這壹(yi)技術(shu)可(ke)以加工(gong)、蝕(shi)刻(ke)微(wei)米(mi)級的溝、條(tiao)、膜，使(shi)得壓力(li)傳感器(qi)進入(ru)了(le)微(wei)米階段(duan)。

壓(ya)阻(zu)式(shi)傳感器(qi)原(yuan)理(li)

圖(tu)是基本(ben)的惠斯通(tong)電橋(qiao)，圖(tu)中(zhong)電橋(qiao)輸出Vo是Vo+和Vo-之(zhi)間的(de)差(cha)分電壓(ya)。使(shi)用(yong)傳感器(qi)時，隨著壓(ya)力(li)的變(bian)化(hua)，根據(ju)壓阻(zu)效應，壹個(ge)或多(duo)個(ge)電阻(zu)的(de)阻值(zhi)會(hui)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)。阻(zu)值(zhi)的改(gai)變(bian)會(hui)引起輸出電壓(ya)的(de)變化(hua)。

單晶矽(gui)芯體：

熔融(rong)的單(dan)質矽(gui)凝固時,矽(gui)原(yuan)子(zi)以金剛(gang)石(shi)晶格(ge)排(pai)列(lie)成許多晶核(he)，如果這(zhe)些(xie)晶核(he)長(chang)成晶面(mian)取(qu)向(xiang)相(xiang)同(tong)的晶粒(li)，則(ze)形成單晶矽(gui)。由於(yu)其(qi)內部(bu)結(jie)構的(de)均勻性，單晶矽(gui)在(zai)力(li)學、光(guang)學和(he)熱(re)學性(xing)能(neng)上(shang)表現好(hao)。zhyq單(dan)晶矽(gui)壓力(li)芯體(ti)具(ju)有精(jing)度(du)高(gao)、穩(wen)定(ding)性好等特(te)點

擴(kuo)散(san)矽(gui)芯體：

傳統的(de)的(de)矽(gui)半導體(ti)材質，在(zai)多晶矽(gui)上(shang)使(shi)用(yong)微機械加工(gong)技(ji)術雕(diao)刻(ke)而(er)成。技術成熟，工(gong)藝(yi)穩定(ding)，在(zai)精度(du)上(shang)無法(fa)無(wu)單晶矽(gui)媲美，但是在(zai)成本(ben)、通(tong)用(yong)性(xing)、以(yi)及性價(jia)比上(shang)具(ju)有自(zi)己的優(you)勢(shi)。

玻(bo)璃(li)微熔(rong)芯體(ti)：

美國(guo)加州(zhou)理(li)工(gong)學院在(zai)1965年研發的新型技術(shu)，腔(qiang)體背(bei)面(mian)由(you)高(gao)溫玻(bo)璃(li)粉燒結(jie)17-4PH低(di)碳(tan)鋼(gang)，腔(qiang)體由(you)17-4PH不(bu)銹鋼(gang)翻(fan)出，適(shi)用(yong)於(yu)高(gao)壓過載(zai)，能有(you)效抵抗瞬(shun)間壓(ya)力(li)沖擊(ji)。含有(you)少量(liang)雜(za)質的流(liu)體(ti)介(jie)質，無需(xu)充(chong)油(you)和(he)隔離膜片即可(ke)測量;不(bu)銹鋼(gang)結(jie)構，無(wu)“O"型密(mi)封圈，無溫度(du)釋(shi)放隱(yin)患。它(ta)可以(yi)在(zai)高壓(ya)下測量600MPa(6000bar)，最(zui)高(gao)精(jing)度(du)為(wei)0.075%。

　　但是玻(bo)璃(li)微熔(rong)傳感器(qi)小量程(cheng)的(de)測量比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan)，壹(yi)般(ban)測量範(fan)圍在(zai)500kPa以上(shang)。
　　基於(yu)MEMS(微(wei)機電系(xi)統)技(ji)術(shu)的壓力(li)傳感器(qi)是由微(wei)/納(na)惠斯通(tong)電橋(qiao)制(zhi)成的矽(gui)應變計。具(ju)有輸出靈敏(min)度(du)高(gao)、性(xing)能(neng)穩定、批(pi)量(liang)可(ke)靠(kao)、重(zhong)復性(xing)好(hao)的(de)優點。