1、第第8 8章章 压阻式传感器压阻式传感器 8.1 8.1 压阻式传感器的工作原理压阻式传感器的工作原理 8.2 8.2 晶向的表示方法晶向的表示方法 8.3 8.3 压阻系数压阻系数 8.4 8.4 影响压阻系数的因素影响压阻系数的因素 8.5 8.5 压阻式传感器的结构与设计压阻式传感器的结构与设计 8.5.1 8.5.1 压阻式压力传感器压阻式压力传感器 8.5.2 8.5.2 压阻式加速度传感器压阻式加速度传感器 8.6 8.6 压阻式传感器的测量电路及补偿压阻式传感器的测量电路及补偿 8.6.1 8.6.1 恒压源供电恒压源供电 8.6.2 8.6.2 恒流源供电恒流源供电 8.6.3
2、 8.6.3 减小在扩散工艺中的温度影响减小在扩散工艺中的温度影响 8.7 8.7 压阻式传感器的应用压阻式传感器的应用 固体受到力的作用后，其电阻率（或电阻）固体受到力的作用后，其电阻率（或电阻）就要发生变化，这种现象称为压阻效应。压阻就要发生变化，这种现象称为压阻效应。压阻式传感器是利用固体的压阻效应制成的一种测式传感器是利用固体的压阻效应制成的一种测量装置。量装置。分类分类:粘贴型压阻式传感器粘贴型压阻式传感器(传感元件是用传感元件是用半导体材料的体电阻制成的粘贴式应变片半导体材料的体电阻制成的粘贴式应变片)扩散型压阻式传感器扩散型压阻式传感器(它的传感元件它的传感元件是利用集成电路工艺
3、，在半导体材料的基片上是利用集成电路工艺，在半导体材料的基片上制成的扩散电阻。制成的扩散电阻。8.1 8.1 压阻式传感器的工作原理压阻式传感器的工作原理 任何材料电阻的变化率都由下式决定任何材料电阻的变化率都由下式决定 对金属而言，上式中的对金属而言，上式中的一项较小，即电阻率的变化率较小，有一项较小，即电阻率的变化率较小，有时可忽略不计，而时可忽略不计，而l/l与与s/s两项较大，即尺寸的变化率较大，故金属两项较大，即尺寸的变化率较大，故金属电阻的变化率主要是由电阻的变化率主要是由l/l与与s/s两项引起的，这就是金属应变片的基两项引起的，这就是金属应变片的基本工作原理。对半导体而言，上式
4、中的本工作原理。对半导体而言，上式中的l/l与与s/s两项很小，即尺寸的两项很小，即尺寸的变化率很小，可忽略不计，而变化率很小，可忽略不计，而 一项较大，也就是电阻率变化率较一项较大，也就是电阻率变化率较大，故半导体电阻的变化率主要是由大，故半导体电阻的变化率主要是由一项引起的，这就是压阻式传一项引起的，这就是压阻式传感器的基本工作原理。感器的基本工作原理。ssllRR/如果引用如果引用式中式中p p 为压阻系数，为压阻系数，s s 为应力，再引进横向变形的关系，则电阻为应力，再引进横向变形的关系，则电阻的相对变化率可写成的相对变化率可写成 式中式中 k灵敏系数灵敏系数pspppskEElll
5、lRR)21()21(2p21 Ek 对金属来讲，对金属来讲，E有时可忽略不计，而泊松系数有时可忽略不计，而泊松系数=0.250.5，故近，故近似地有似地有 对半导体来讲，对半导体来讲，1+2可忽略不计，而压阻系数可忽略不计，而压阻系数=（4080）10-11Pa，弹性模量，弹性模量E=1.671011Pa，故，故 式中式中 ky半导体材料的灵敏系数。半导体材料的灵敏系数。此式表示，压阻式传感器的灵敏系数是金属应变片的灵敏系数的此式表示，压阻式传感器的灵敏系数是金属应变片的灵敏系数的50100倍。综上所述，半导体材料电阻变化率倍。综上所述，半导体材料电阻变化率R/R主要是主要是由由/引引起的起
6、的，这就是半导体的压阻效应。当力作用于硅晶体时，晶体的晶格，这就是半导体的压阻效应。当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形，它使载流子产生从一个能谷到另一个能谷的散射，载流子产生变形，它使载流子产生从一个能谷到另一个能谷的散射，载流子的迁移率发生变化，扰动了纵向和横向的平均有效质量，使硅的电阻的迁移率发生变化，扰动了纵向和横向的平均有效质量，使硅的电阻率发生变化。这个变化率随硅晶体的取向不同而不同，即硅的压阻效率发生变化。这个变化率随硅晶体的取向不同而不同，即硅的压阻效应与晶体的取向有关。应与晶体的取向有关。2121kkEky10050p8.2 8.2 晶向的表示方法晶向的表示方法 扩散型压阻
7、式传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性扩散型压阻式传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性材料，取向不同时特性不一样。而取向是用晶向表示的，所谓晶向就是材料，取向不同时特性不一样。而取向是用晶向表示的，所谓晶向就是晶面的法线方向。晶面的法线方向。设设X、Y、Z分别为单晶硅的晶轴。晶向在一平面内有两种表示方法：分别为单晶硅的晶轴。晶向在一平面内有两种表示方法：（1）截距式）截距式 （2）法线式）法线式1tZsYrXpZYXcoscoscos XYZ r s t p若两式所表示的是同一平面，则得若两式所表示的是同一平面，则得则有则有把三个截矩的倒数化成三个没有公约数的整数把三个截矩的倒
8、数化成三个没有公约数的整数h、k、l，称为密勒指数。则，称为密勒指数。则有有我国规定用我国规定用表示晶向，用（表示晶向，用（hkl）表示晶面，用）表示晶面，用hkl表示晶面族。表示晶面族。1coscoscospZpYpXtsr1:1:1cos:cos:coslkh:cos:cos:cos晶向、晶面、晶面族分别为晶向、晶面、晶面族分别为、（、（）、）、晶向、晶面、晶面族分别为晶向、晶面、晶面族分别为、（、（111）、）、111 晶向、晶面、晶面族分别为晶向、晶面、晶面族分别为、（、（100）、）、100 X X X Y Y Y Z Z Z 1 1 1 -2 -2 B 4 A C D E F G
9、(a)(b)(c)122122122 由于是立方晶体，由于是立方晶体，ABCD、BEFC、CFGD三个面的特性是一样的，三个面的特性是一样的，因此因此、有时可通用，均可用有时可通用，均可用表示。这是泛指表示。这是泛指的，如指某一固定的晶向时，则不能通用。的，如指某一固定的晶向时，则不能通用。对于同一个单晶硅晶体，不同的晶面上原子分布不同，各个晶面对于同一个单晶硅晶体，不同的晶面上原子分布不同，各个晶面所表现的物理性质也不同，压阻效应也不同。硅压阻传感器的硅芯片，所表现的物理性质也不同，压阻效应也不同。硅压阻传感器的硅芯片，就是选择压阻效应最大的晶向来布置电阻条的。常用的晶向为就是选择压阻效应最
10、大的晶向来布置电阻条的。常用的晶向为、三个晶向。通常在这三个晶向上扩散电阻有最大压阻系三个晶向。通常在这三个晶向上扩散电阻有最大压阻系数。数。8.3 8.3 压阻系数压阻系数 应力作用在单晶硅上，由于压阻效应，硅晶体的电阻发生变化。电阻应力作用在单晶硅上，由于压阻效应，硅晶体的电阻发生变化。电阻的相对变化与应力的关系如下式所示。在正交坐标系统，坐标轴与晶轴一致的相对变化与应力的关系如下式所示。在正交坐标系统，坐标轴与晶轴一致时，有时，有 式中式中s sl 纵向应力；纵向应力；s st 横向应力；横向应力；s ss 与纵向应力和横向应力垂直的应力。与纵向应力和横向应力垂直的应力。p pl 纵向压
11、阻系数；纵向压阻系数；p pt 横向压阻系数；横向压阻系数；p ps 与纵向和横向垂直的压阻系数。与纵向和横向垂直的压阻系数。由于由于s ss一项比一项比s st 和和s sl 小很多一般略去。小很多一般略去。p pl表示应力作用方向与通过压阻元表示应力作用方向与通过压阻元件的电流方向一致，件的电流方向一致，p pt 表示应力作用的方向与通过压阻元件的电流方向垂直。表示应力作用的方向与通过压阻元件的电流方向垂直。ssttllspspspRR 当硅晶体的晶轴与立方晶体晶轴有偏离时，电阻的变化率表示为当硅晶体的晶轴与立方晶体晶轴有偏离时，电阻的变化率表示为 在此情况下，式中的在此情况下，式中的p
12、pl、p pt 值可用值可用p p11、p p12、p p44表示为表示为 式中式中 p p11、p p12、p p44分别为压阻元件的纵向、横向及剪切向压阻系数，是分别为压阻元件的纵向、横向及剪切向压阻系数，是硅、锗之类半导体材料独立的三个压阻系数。硅、锗之类半导体材料独立的三个压阻系数。l1、m1、n1分别为压阻元件纵向应力相对于立方晶轴的方向余弦；分别为压阻元件纵向应力相对于立方晶轴的方向余弦；l 2、m2、n2分别为压阻元件横向应力相对于立方晶轴的方向余弦分别为压阻元件横向应力相对于立方晶轴的方向余弦；ttllspspRR21212121212144121111l2nmlnmlpppp
13、p22212221222144121112tnnmmllppppp 室温下单晶硅室温下单晶硅p p11、p p12和和p p44的数值见表的数值见表8.l。从表可以看出：。从表可以看出：对于对于 P型硅，型硅，p p44远大于远大于p p11、p p12 因而在计算时，只取因而在计算时，只取p p44；对于；对于N型硅，型硅，p p44较小，较小，p p11最大，最大，p p121/2p p11，因而在计算时只取，因而在计算时只取p p11和和p p12。晶体导电类型电阻率/Wcmp11p12p44SiP7.8+6.6-7.1+138.1SiN11.7-102.2+53.4-13.6 前面已经
14、讲过，单晶硅的晶面虽然很多，但是（前面已经讲过，单晶硅的晶面虽然很多，但是（100）、（）、（110）、（）、（111）是三个主要晶面。制作压力传感器，总是在某一晶面上选择两个互相垂直的是三个主要晶面。制作压力传感器，总是在某一晶面上选择两个互相垂直的晶向晶向和和作为坐标轴，也就是说，扩散电阻要么垂直于作为坐标轴，也就是说，扩散电阻要么垂直于X轴，轴，要么垂直于要么垂直于 Y轴，如图所示。轴，如图所示。实验证明，在（实验证明，在（100）晶面上有最大的压阻系数，其晶向为）晶面上有最大的压阻系数，其晶向为或或。对于。对于P型硅来讲，其最大压阻系数为：型硅来讲，其最大压阻系数为：p p1=p pt
15、 p p44/2 P型硅纵横向压阻系数其绝对值相等。型硅纵横向压阻系数其绝对值相等。对于对于N型硅来讲，其最大压阻系数为：型硅来讲，其最大压阻系数为：N型硅纵横向压阻系数大小相等。型硅纵横向压阻系数大小相等。R1 R2 Y(r,s,t)X(h,k,l)11010111tl41ppp 8.4 8.4 影响压阻系数的因素影响压阻系数的因素 影响压阻系数大小的主要因素是扩散杂质的表面浓度和环境温度。压阻影响压阻系数大小的主要因素是扩散杂质的表面浓度和环境温度。压阻系数与扩散杂质表面浓度系数与扩散杂质表面浓度Ns的关系如图所示。压阻系数随扩散杂质浓度的增的关系如图所示。压阻系数随扩散杂质浓度的增加而减
16、小；表面杂质浓度相同时，加而减小；表面杂质浓度相同时，P型硅的压阻系数值比型硅的压阻系数值比N型硅的（绝对）值型硅的（绝对）值高，因此选高，因此选P型硅有利于提高敏感元件的灵敏度。型硅有利于提高敏感元件的灵敏度。1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 -p1 或 p44/(10-11 m2N-1)1 01 8 1 01 9 1 02 0 1 02 1 p1 1（N 型S i）p4 4（P 型S i）2 7 Ns (c m-3)压阻系数与环境温度的关系如图所示，表面杂质浓度低时，随温压阻系数与环境温度的关系如图所示，表面杂质浓度低时，随温度升高，压阻系数下降快；提高表面杂质浓度，
17、随温度升高，压阻系度升高，压阻系数下降快；提高表面杂质浓度，随温度升高，压阻系数下降趋缓。从温度影响看，扩散杂质的表面浓度高些好。但提高扩数下降趋缓。从温度影响看，扩散杂质的表面浓度高些好。但提高扩散浓度也要降低压阻系数；而且高浓度扩散时，扩散层散浓度也要降低压阻系数；而且高浓度扩散时，扩散层P型硅与衬底型硅与衬底（膜片）（膜片）N型硅间型硅间PN结耐击穿电压也下降，从而使绝缘电阻下降。总结耐击穿电压也下降，从而使绝缘电阻下降。总之，对压阻系数、绝缘电阻以及温度的影响诸因素要综合考虑。之，对压阻系数、绝缘电阻以及温度的影响诸因素要综合考虑。8.5 8.5 压阻式传感器的结构与设计压阻式传感器的
18、结构与设计 8.5.1 8.5.1 压阻式压力传感器压阻式压力传感器 压阻式压力传感器常采用一种周边固支圆形杯膜片结构的扩散压阻式压力传感器常采用一种周边固支圆形杯膜片结构的扩散型压阻芯片型压阻芯片.(a)(b)引线硅环高压腔低压腔硅膜片 L 2R h 2r b 0.635R(c)0.812R r 1扩散电阻条值及位置的确定扩散电阻条值及位置的确定 在在晶向的晶向的N型圆形硅膜片上，如图所示。沿型圆形硅膜片上，如图所示。沿与二与二晶向利用扩散的方法扩散出四个晶向利用扩散的方法扩散出四个P型电阻，则型电阻，则晶向的二个径晶向的二个径向电阻与晶向的二个切向电阻阻值的变化率分别为向电阻与晶向的二个切
19、向电阻阻值的变化率分别为ttlrttllrpspspsps RR R r 扩 散 电 阻 条 -trltttlltpspspsps RR在在 晶向，纵向和横向压阻分别系数为晶向，纵向和横向压阻分别系数为在在晶向，纵向和横向压阻系数为晶向，纵向和横向压阻系数为 11044441211l2121ppppp44441211t2121ppppp44441211l2121ppppp44441211t2121pppppp 1832244rhprRRp 1832244thprRR 可见可见 作出作出 和和 与与r 的关系曲线，如图所示。的关系曲线，如图所示。r愈大时，愈大时，与与 的数值的数值 愈大，所以最
20、好将四个扩散电阻放在膜片有效面积边缘处，可获得较高的灵敏度。愈大，所以最好将四个扩散电阻放在膜片有效面积边缘处，可获得较高的灵敏度。r RRtr RRRRrRRtRR 244813hrPp -244813hrPp t RRtRR r RRrRR RR tRR 2两种常用的压阻式压力传感器的设计方法两种常用的压阻式压力传感器的设计方法 设计方案一：这种设计方法是将四个电阻沿二晶向扩散在设计方案一：这种设计方法是将四个电阻沿二晶向扩散在rI=0.812r处。处。这时因这时因s st=0，只有，只有s sr存在，存在，得到得到 这种方法设计的电阻相对变化率的数值显然要小于第一种，大约为这种方法设计的
21、电阻相对变化率的数值显然要小于第一种，大约为1/3左左右。右。lrrps RRtrtps RRr44r21sp RRr44t21sp RR 设计方案二：同理在设计方案二：同理在r=0.635R处，处，s s r=0，只有，只有s s t存在，存在，其电阻的相对变化率的计算表达式与其电阻的相对变化率的计算表达式与r=0.812R时相同，只不时相同，只不过表达式中的过表达式中的s s r换为换为s s t（r=0.635R 的切向应力，因为在这一的切向应力，因为在这一点径向应力为零）。点径向应力为零）。在压阻式压力传感器设计中，为了得到较好的输出线性度，扩在压阻式压力传感器设计中，为了得到较好的输
22、出线性度，扩散电阻上所受的应变不应过大，这可用限制硅膜片上最大应变不超过散电阻上所受的应变不应过大，这可用限制硅膜片上最大应变不超过40050010-6来保证。圆形平膜片上各点的应变可用下列二式来计算来保证。圆形平膜片上各点的应变可用下列二式来计算 膜片边缘处切向应变等于零，径向应变为最大，也就是说膜片上最膜片边缘处切向应变等于零，径向应变为最大，也就是说膜片上最大应变发生在边缘处。所以设计中，膜片边缘处不应超过大应变发生在边缘处。所以设计中，膜片边缘处不应超过40050010-6。也因为边缘应变值最大，所以设计扩散电阻条时，为获得较高灵敏度，也因为边缘应变值最大，所以设计扩散电阻条时，为获得
23、较高灵敏度，要尽量靠近边缘。事实上根据这一要求，令膜片边缘处的径向应变等于要尽量靠近边缘。事实上根据这一要求，令膜片边缘处的径向应变等于40050010-6，满量程应力，满量程应力p已知时，利用式径向应变公式就可求出硅膜已知时，利用式径向应变公式就可求出硅膜片的厚度片的厚度h。)3)(1(832222rraEhp)(1(832222traEhp 利用集成电路工艺制造成的压阻式压力传感器的突出优利用集成电路工艺制造成的压阻式压力传感器的突出优点之一是可以做得尺寸很小，固有频率很高，因而可以用于点之一是可以做得尺寸很小，固有频率很高，因而可以用于测量频率很高的气体或液体的脉动压力。圆形平膜片的固有
24、测量频率很高的气体或液体的脉动压力。圆形平膜片的固有频率可根据下式计算出频率可根据下式计算出 式中式中 单晶硅的密度。单晶硅的密度。2201356.2pEahf 8.5.2 8.5.2 压阻式加速度传感器压阻式加速度传感器 压阻式加速度传感器利用单晶硅作为悬臂梁，如图所示。在其根压阻式加速度传感器利用单晶硅作为悬臂梁，如图所示。在其根部扩散出四个电阻，当悬臂梁自由端的质量块受有加速度作用时，悬部扩散出四个电阻，当悬臂梁自由端的质量块受有加速度作用时，悬臂梁受到弯矩作用，产生应力，使四个电阻阻值发生变化。臂梁受到弯矩作用，产生应力，使四个电阻阻值发生变化。扩 散 电 阻质 量 块硅 梁基 座 h
25、 b l 1悬臂梁的应力分析悬臂梁的应力分析 如果作为悬臂梁的单晶硅衬底采用（如果作为悬臂梁的单晶硅衬底采用（001）晶面，沿）晶面，沿与与晶向各扩散二个电阻，设在晶向各扩散二个电阻，设在晶向上的扩散电阻相对变化率为晶向上的扩散电阻相对变化率为(R/R)1，在，在晶向各扩散电阻的相对变化率为晶向各扩散电阻的相对变化率为(R/R)2，由材料力学知，由材料力学知悬臂梁根部所受的应力为悬臂梁根部所受的应力为 式中式中 m 质量块的质量；质量块的质量；b、h 悬臂梁的宽度与厚度；悬臂梁的宽度与厚度；l 质量块中心至悬臂梁根部的距离；质量块中心至悬臂梁根部的距离；a 加速度。加速度。011011abhm
26、l2l6s 在在晶向扩散电阻的相对变化率为晶向扩散电阻的相对变化率为 在在晶向上的电阻相对变化率为晶向上的电阻相对变化率为 因为在因为在晶向上，电阻晶向上，电阻R2纵向应力为零，仅有横向应力纵向应力为零，仅有横向应力s st，与，与晶向的纵向应力相等（即与晶向的纵向应力相等（即与R1的纵向应力相等）。所以的纵向应力相等）。所以R1、R2的电阻相对变的电阻相对变化率表示为化率表示为 为保证传感器的输出具有较好的线性度，悬臂梁根部应变不应超过为保证传感器的输出具有较好的线性度，悬臂梁根部应变不应超过(400500)10-6，悬臂梁根部应变可用下式计算，悬臂梁根部应变可用下式计算011abhmlRR
27、244l44llttll1321psppspsps abhmlRR244l44ttttll2321psppspsps011abhmlRRRR244213paEbhml26 2悬臂梁的固有频率的计算悬臂梁的固有频率的计算 压阻式传感器测量振动加速度时，固有频率应按下式来计算压阻式传感器测量振动加速度时，固有频率应按下式来计算 如能正确地选择这种加速度传感器的尺寸与阻尼系数，则可如能正确地选择这种加速度传感器的尺寸与阻尼系数，则可用来测量低频加速度与直线加速度。用来测量低频加速度与直线加速度。330421mlEbhfp8.6 8.6 压阻式传感器的测量电路及补偿压阻式传感器的测量电路及补偿 测量电
28、路通常是采用电桥电路，电桥的电源既可采用恒压源供电也可采用测量电路通常是采用电桥电路，电桥的电源既可采用恒压源供电也可采用恒流源供电，下面分别讨论。恒流源供电，下面分别讨论。8.6.1 8.6.1 恒压源供电恒压源供电 假设四个扩散电阻的起始阻值都相等且为假设四个扩散电阻的起始阻值都相等且为R，当有应力作用时，两个电阻的，当有应力作用时，两个电阻的阻值增加，增加量为阻值增加，增加量为 R，两个电阻的阻值减小，减小量为，两个电阻的阻值减小，减小量为-R；另外由于温；另外由于温度影响，使每个电阻都有度影响，使每个电阻都有 RT的变化量。根据图，电桥的输出为的变化量。根据图，电桥的输出为 整理后得整
29、理后得 TTTTTTRRRRRRRRRURRRRRRRRRUUU)()(BDscTRRRUUsc R-R+RT R+R+RT R+R+RT R+R+RT UUscAB C D 如如RT=0，即没有温度影响，则，即没有温度影响，则 此式说明电桥输出与此式说明电桥输出与 R/R成正比，也就是与被测量成正比；同时又成正比，也就是与被测量成正比；同时又与与U成正比，这就是说电桥的输出与电源电压的大小与精度都有关。成正比，这就是说电桥的输出与电源电压的大小与精度都有关。如如 RT0时，则时，则Usc与与 RT有关，也就是说与温度有关，而且与温度有关，也就是说与温度有关，而且与温度的关系是非线性的，所以用
30、恒压源供电时，不能消除温度的影响。的关系是非线性的，所以用恒压源供电时，不能消除温度的影响。RRUUsc8.6.2 8.6.2 恒流源供电恒流源供电 假设电桥两个支路的电阻相等，即假设电桥两个支路的电阻相等，即 故有故有 因此电桥的输出为因此电桥的输出为 整理后得整理后得 电桥的输出与电阻的变化量成正比，即与被测量成正比，当然也与电桥的输出与电阻的变化量成正比，即与被测量成正比，当然也与电源电流成正比，即输出与恒流源的供给电流大小与精度有关，不受温电源电流成正比，即输出与恒流源的供给电流大小与精度有关，不受温度影响，这是恒流源供电的优点。使用恒流源供电时，最好一个传感器度影响，这是恒流源供电的
31、优点。使用恒流源供电时，最好一个传感器配备一个恒流源。配备一个恒流源。TRRRR2ADCABCIII21ADCABC)(21)(21BDSCTTRRRIRRRIUURIUsc U Usc R +R +RT R -R +RTAB C D IR+R+RTR-R +RT8.6.3 8.6.3 减小在扩散工艺中的温度影响减小在扩散工艺中的温度影响 1.将四个电桥电阻尽量集中于一个小的范围将四个电桥电阻尽量集中于一个小的范围 在扩散电阻形成的工艺过程中，光刻、扩散等工艺会引起电阻条宽度或杂在扩散电阻形成的工艺过程中，光刻、扩散等工艺会引起电阻条宽度或杂质浓度发生偏差。这就导致各电阻值和温度系数互不相等，
32、造成电桥的不平质浓度发生偏差。这就导致各电阻值和温度系数互不相等，造成电桥的不平衡，电桥的输出特性就会受到温度的影响。衡，电桥的输出特性就会受到温度的影响。2.采用复合电阻条减少温度影响采用复合电阻条减少温度影响 如图所示，在（如图所示，在（100）面上配置了）面上配置了8个电阻条，相互对它们自己中心对称，个电阻条，相互对它们自己中心对称，按图中方式连成电阻桥。这样，电桥的每一臂都由对中心点对称的两个电阻按图中方式连成电阻桥。这样，电桥的每一臂都由对中心点对称的两个电阻构成复合电阻，即构成复合电阻，即1和和2，3和和4，5和和6，7和和8，使得电桥每一臂电阻值和温度，使得电桥每一臂电阻值和温度
33、系数都可做得很接近，所以电桥零点不随温度变化，也没有零点漂移，表现系数都可做得很接近，所以电桥零点不随温度变化，也没有零点漂移，表现出良好的温度特性。出良好的温度特性。5 7 8 6 1 4 3 2 1 2 3 4 5 6 Usc 7 8 8.7 8.7 压阻式传感器的应用压阻式传感器的应用 由于具有频响高、体积小、精度高、测量电路与传感器一体化等特点，压由于具有频响高、体积小、精度高、测量电路与传感器一体化等特点，压阻式传感器相当广泛地应用在航天、航空、航海、石油、化工、动力机械、阻式传感器相当广泛地应用在航天、航空、航海、石油、化工、动力机械、生物医学、气象、地质地震测量等各个领域。生物医
34、学、气象、地质地震测量等各个领域。1.生物医学上的应用生物医学上的应用 小尺寸，高输出和稳定可靠的性能，使得压阻式传感器成为生物医学上小尺寸，高输出和稳定可靠的性能，使得压阻式传感器成为生物医学上理想的测试手段。理想的测试手段。1 3 4 2 2 3 41 5 8 6 7 p 2 1 4 3 2.2.爆炸压力和冲击波的测量爆炸压力和冲击波的测量 在爆炸压力和冲击波的测试中，广泛应用压阻式压力传感器。在爆炸压力和冲击波的测试中，广泛应用压阻式压力传感器。3.3.汽车上的应用汽车上的应用 用硅压阻式传感器与电子计算机配合可监测和控制汽车发动机的性能，用硅压阻式传感器与电子计算机配合可监测和控制汽车
35、发动机的性能，以达到节能目的。此外还可用来测量汽车启动和刹车时的加速度。以达到节能目的。此外还可用来测量汽车启动和刹车时的加速度。4.4.兵器上的应用兵器上的应用 由于固有频率高，动态响应快，体积小等特点，压阻式压力传感器适由于固有频率高，动态响应快，体积小等特点，压阻式压力传感器适合测量枪炮膛内的压力。测量时，传感器安装在枪炮的身管上或装在药合测量枪炮膛内的压力。测量时，传感器安装在枪炮的身管上或装在药筒底部。另外，压阻式传感器也用来测试武器发射时产生的冲击波。筒底部。另外，压阻式传感器也用来测试武器发射时产生的冲击波。此外，在石油工业中，硅压阻式压力传感器用来测量油井压力，以便此外，在石油
36、工业中，硅压阻式压力传感器用来测量油井压力，以便分析油层情况。压阻式加速度计做为随钻测向测位系统的敏感元件，用分析油层情况。压阻式加速度计做为随钻测向测位系统的敏感元件，用于石油勘探和开发。在机械工业中，可用来测量冷冻机、空调机、空气于石油勘探和开发。在机械工业中，可用来测量冷冻机、空调机、空气压缩机、燃气涡轮发动机等气流流速，监测机器的工作状态。在邮电系压缩机、燃气涡轮发动机等气流流速，监测机器的工作状态。在邮电系统中，用作地面和地下密封电缆故障点的检测和确定，比机械式传感器统中，用作地面和地下密封电缆故障点的检测和确定，比机械式传感器精确和节省费用。在航运上，测量水的流速，以及测量输水管道，天然精确和节省费用。在航运上，测量水的流速，以及测量输水管道，天然气管道内的流速等。气管道内的流速等。
