《传感器应用技术》课程Principleandstructureofpiezoresistivesensor压阻传感器的原理与结构Sensorsapplicationtechnology
1.压阻式传感器的工作原理2.压阻式传感器的结构3.压阻式传感器的特点4.压阻式传感器的制造工艺5.压阻式传感器的测量电路课程内容CourseContents
1.压阻式传感器的工作原理压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。压阻式传感器的工作原理压阻式压力传感器结构简图1—低压腔2—高压腔3—硅杯4—引线5—硅膜片
2.压阻式传感器的结构压阻式传感器的结构压阻传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线（如图）。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器，它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。图中硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形。在圆形硅膜片(N型)定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。
3.压阻式传感器的特点优点:体积小，结构比较简单，动态响应也好，灵敏度高，能测出十几帕的微压，长期稳定性好，滞后和蠕变小，频率响应高，便于生产，成本低。缺点：测量准确度受到非线性和温度的影响。智能压阻式压力传感器利用微处理器对非线性和温度进行补偿。压阻式传感器的特点
4.压阻式传感器的制造工艺1.薄膜技术---真空蒸镀在真空室内,将待蒸发的材料置于钨丝制成的加热器上加热,当真空度抽到0.0133Pa以上时,加大钨丝的加热电流,使材料融化,继续加大电流使材料蒸发,在基底上凝聚成膜。1—真空室,2—基底,3—钨丝,4—接高真空泵。
4.压阻式传感器的制造工艺1.薄膜技术---溅射在低真空室中,将待溅射物制成靶置于阴极,用高压（通常在1000V以上）使气体电离形成等离子体,等离子中的正离子以高能量轰击靶面,使靶材的原子离开靶面,淀积到阳极工作台上的基片上,形成薄膜。1—靶,2—阴极,3—直流高压,4—阳极,5—基片,6—惰性气体入口,7—接真空系统。
4.压阻式传感器的制造工艺1.薄膜技术---化学气相淀积化学气相淀积是将有待积淀物质的化合物升华成气体,与另一种气体化合物在一个反应室中进行反应,生成固态的淀积物质,淀积在基底上生成薄膜。1—反应气体A入口,2—分子筛,3—混合器,4—加热器,5—反应室,6—基片,7—阀门,8—反应气体B入口
4.压阻式传感器的制造工艺2.微细加工技术---体型结构腐蚀加工体型结构腐蚀加工常用化学腐蚀液（湿法）和离子刻蚀（干法）技术（采用惰性气体）。
4.压阻式传感器的制造工艺2.微细加工技术---表面腐蚀加工该工艺的特点是利用称为“牺牲层”的分离层,形成各种悬式结构。
5.压阻式传感器的测量电路压阻式传感器的测量电路
电子信息工程技术专业教学资源库THANKYOU课程组:梁长垠、宋荣、苏全、韩君、张胜宇、贾方亮、梁召峰