EPRO傳感器中壓阻硅壓力傳感器的介紹
 

      壓阻硅壓力傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應和集成電路技術制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后，EPRO傳感器電阻率發(fā)生變化，通過測量電路就可得到正比于力變化的電信號輸出。壓阻式傳感器用于壓力、拉力、壓力差和可以轉變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹浚ㄈ缫何?、加速度、重量、應變、流量、真空度）的測量和控制（見加速度計）。
壓阻效應
當力作用于硅晶體時，EPRO傳感器晶體的晶格產生變形，使載流子從一個能谷向另一個能谷散射，引起載流子的遷移率發(fā)生變化，擾動了載流子縱向和橫向的平均量，從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異，因此硅的壓阻效應與晶體的取向有關。硅的壓阻效應不同于金屬應變計（見電阻應變計），EPRO傳感器前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化（應變），EPRO傳感器而且前者的靈敏度比后者大50～100倍。
壓阻式壓力傳感器的結構
這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上，制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內，引出電極引線。EPRO傳感器壓阻式壓力傳感器又稱為固態(tài)壓力傳感器，它不同于粘貼式應變計需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔，另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設計成周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為20～60。在圓形硅膜片(N型)定域擴散4條P雜質電阻條，并接成全橋，其中兩條位于壓應力區(qū)，另兩條處于拉應力區(qū)，相對于膜片中心對稱。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴散制作電阻條，EPRO傳感器兩條受拉應力的電阻條與另兩條受壓應力的電阻條構成全橋。
壓阻式壓力傳感器的應用
EPRO傳感器壓阻式傳感器廣泛地應用于航天、航空、航海、石油化工、動力機械、生物醫(yī)學工程、氣象、地質、地震測量等各個領域。在航天和航空工業(yè)中壓力是一個關鍵參數,對靜態(tài)和動態(tài)壓力,局部壓力和整個壓力場的測量都要求很高的精度。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。例如，用于測量直升飛機機翼的氣流壓力分布，測試發(fā)動機進氣口的動態(tài)畸變、葉柵的脈動壓力和機翼的抖動等。在飛機噴氣發(fā)動機中心壓力的測量中，使用專門設計的硅壓力傳感器,其工作溫度達500℃以上。在波音客機的大氣數據測量系統(tǒng)中采用了精度高達0.05％的配套硅壓力傳感器。在尺寸縮小的風洞模型試驗中，EPRO傳感器壓阻式傳感器能密集安裝在風洞進口處和發(fā)動機進氣管道模型中。單個傳感器直徑僅2.36毫米，固有頻率高達300千赫，非線性和滯后均為全量程的±0.22％。在生物醫(yī)學方面,壓阻式傳感器也是理想的檢測工具。已制成擴散硅膜薄到10微米，外徑僅0.5毫米的注射針型壓阻式壓力傳感器和能測量心血管、顱內、尿道、子宮和眼球內壓力的傳感器。圖3是一種用于測量腦壓的傳感器的結構圖。EPRO傳感器壓阻式傳感器還有效地應用于爆炸壓力和沖擊波的測量、真空測量、監(jiān)測和控制汽車發(fā)動機的性能以及諸如測量槍炮膛內壓力、發(fā)射沖擊波等兵器方面的測量。此外，在油井壓力測量、隨鉆測向和測位地下密封電纜故障點的檢測以及流量和液位測量等方面都廣泛應用壓阻式傳感器。隨著微電子技術和計算機的進一步發(fā)展，壓阻式傳感器的應用還將迅速發(fā)展。
壓阻式壓力傳感器的優(yōu)點
1. 頻率響應高，fo可達1.5M；
2. 體積小、耗電少；
3. 靈敏度高、精度好，可測量到0.1%的度；
4. 無運動部件（敏感元件與轉換元件一體）。