一、工作原理概述
当特定的半导体材料,如单晶硅,遭受机械压力时,其内部晶格结构的微妙变化会直接影响载流子的移动和浓度,引发电阻率的显著改变。这种现象,被称为压阻效应。在这种效应下,电阻的变化与施加的压力成正比,数学表达式为ΔR/R=π·σ,其中π代表压阻系数,σ则是施加的应力。 进一步地,通过集成电路的工艺技术,我们可以在硅膜片上精确扩散形成四个等值的电阻,组合成惠斯通电桥。当这一装置受到压力时,电桥的平衡状态会被打破,输出与所受压力相对应的电压信号。其灵敏度,即电压变化与压力变化的比值,通常在0.143mV/kPa至50mV/MPa之间,具体数值取决于产品的精心设计。二、核心结构
该技术的核心部分包括两个主要组件:敏感元件和封装设计。 敏感元件采用的是单晶硅片,被加工成微米级的膜片结构,这一过程利用了先进的微机电系统(MEMS)工艺。 至于封装设计,则采用了不锈钢波纹膜片壳体,旨在保护硅芯片。硅油被用来传递压力,并且隔离可能的腐蚀性介质。引线的密封处理也是为了防止介质渗漏。三、性能特点一览
该技术的性能特点使其在许多领域具有广泛的应用潜力。 其测量精度高达0.1%FS,并且迟滞误差极小,保证了测量的准确性。 其响应频率通常超过10kHz,意味着它能快速响应压力变化。 由于采用了耐腐蚀、抗振动的设计,使其能在恶劣的工作环境中稳定运行。 它能够直接输出标准化的电压或电流信号,便于后续的数据处理。此外其技术也与集成电路工艺兼容微型化和批量生产变得简单已成为微机电系统传感器领域的重要分支。