《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程Principleandstructureofpiezoresistivesensor壓阻傳感器的原理與結(jié)構(gòu)Sensorsapplicationtechnology1.

壓阻式傳感器的工作原理2.壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)3.壓阻式傳感器的特點4.壓阻式傳感器的制造工藝5.壓阻式傳感器的測量電路課程內(nèi)容CourseContents1.壓阻式傳感器的工作原理

壓阻式傳感器是根據(jù)半導體材料的壓阻效應(yīng)在半導體材料的基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。壓阻式傳感器的工作原理壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡圖1—低壓腔2—高壓腔3—硅杯4—引線5—硅膜片2.壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)壓阻式傳感器的結(jié)構(gòu)

壓阻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(nèi)，引出電極引線（如圖）。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(yīng)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。圖中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(shè)計成周邊固支的圓形。在圓形硅膜片(N型)定域擴散4條P雜質(zhì)電阻條,并接成全橋，其中兩條位于壓應(yīng)力區(qū)，另兩條處于拉應(yīng)力區(qū)，相對于膜片中心對稱。3.壓阻式傳感器的特點優(yōu)點:

體積小，結(jié)構(gòu)比較簡單，動態(tài)響應(yīng)也好，靈敏度高，能測出十幾帕的微壓，長期穩(wěn)定性好，滯后和蠕變小，頻率響應(yīng)高，便于生產(chǎn)，成本低。缺點：測量準確度受到非線性和溫度的影響。智能壓阻式壓力傳感器利用微處理器對非線性和溫度進行補償。壓阻式傳感器的特點4.壓阻式傳感器的制造工藝1.薄膜技術(shù)---真空蒸鍍

在真空室內(nèi),將待蒸發(fā)的材料置于鎢絲制成的加熱器上加熱,當真空度抽到0.0133Pa以上時,加大鎢絲的加熱電流,使材料融化,繼續(xù)加大電流使材料蒸發(fā),在基底上凝聚成膜。1—真空室,2—基底,3—鎢絲,4—接高真空泵。4.壓阻式傳感器的制造工藝1.薄膜技術(shù)---濺射

在低真空室中,將待濺射物制成靶置于陰極,用高壓（通常在1000V以上）使氣體電離形成等離子體,等離子中的正離子以高能量轟擊靶面,使靶材的原子離開靶面,淀積到陽極工作臺上的基片上,形成薄膜。1—靶,2—陰極,3—直流高壓,4—陽極,5—基片,6—惰性氣體入口,7—接真空系統(tǒng)。4.壓阻式傳感器的制造工藝1.薄膜技術(shù)---化學氣相淀積

化學氣相淀積是將有待積淀物質(zhì)的化合物升華成氣體,與另一種氣體化合物在一個反應(yīng)室中進行反應(yīng),生成固態(tài)的淀積物質(zhì),淀積在基底上生成薄膜。1—反應(yīng)氣體A入口,2—分子篩,3—混合器,4—加熱器,5—反應(yīng)室,6—基片,7—閥門,8—反應(yīng)氣體B入口4.壓阻式傳感器的制造工藝2.微細加工技術(shù)---體型結(jié)構(gòu)腐蝕加工

體型結(jié)構(gòu)腐蝕加工常用化學腐蝕液（濕法）和離子刻蝕（干法）技術(shù)（采用惰性氣體）。4.壓阻式傳感器的制造工藝2.微細加工技術(shù)---表面腐蝕加工

該工藝的特點是利用稱為“犧牲層”的分離層,形成各種懸式結(jié)構(gòu)。5.壓