壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號,模擬信號是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號,或在一段連續(xù)的時間間隔內(nèi),其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號。我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的,這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。壓力傳感器被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境,涉及水利水電、鐵路交通、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業(yè)。力學(xué)傳感器的種類繁多,如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用
最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性,下面我們主要介紹這類傳感器。
何為壓阻式壓力傳感器?
壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。壓阻式傳感器常用于壓力、拉力、壓力差和可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ淖兓钠渌锢砹?/span>(如液位、加速度、重量、應(yīng)變、流量、真空度)的測量和控制。當力作用于硅晶體時,晶體的晶格產(chǎn)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(yīng)與晶體的取向有關(guān)。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計,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(yīng)變),而且前者的靈敏度比后者大50~100倍。
壓阻式壓力傳感器優(yōu)缺點
優(yōu)點:
1.頻率響應(yīng)高,f0可達1.5M
2.體積小,耗電少
3.靈敏度高,精度高,可測量0.1%的精確度
4.無運動部件(敏感元件與轉(zhuǎn)換元件一體)
缺點:
1.溫度特性差
2.工藝復(fù)雜
封裝材料的選擇決定傳感器的性能
由于半導(dǎo)體材料對溫度十分敏感,所以使用過程中會存在零漂、溫漂等一系列問題,通過軟件補償能夠解決一些問題,但封裝的影響同樣不容忽視,這包括封裝所選材料的電性能、揮發(fā)性,以及受熱受寒膨脹收縮系數(shù)等等都可能使傳感器性能下降,穩(wěn)定性下降,甚至會使傳感器無法使用。
作為國內(nèi)首家專注MEMS傳感器及系統(tǒng)集成微模塊定制化設(shè)計和封裝的解決方案商,捷研芯對壓阻式傳感器的封裝工藝及封裝選材有豐富的經(jīng)驗,已完成多款壓阻式壓力傳感器樣品封裝,得到客戶廣泛認可。
壓力傳感器封裝咨詢:
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