传感器原理 孟立凡蓝金 辉cgq8.ppt

第8章压阻式传感器 ,其电阻率(或电阻)就要发生变化,这种现象称为压阻效应。压阻式传感器是利用固体的压阻效应制成的一种测量装置。分类:粘贴型压阻式传感器(传感元件是用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(它的传感元件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。,上式中的第一项较小,即电阻率的变化率较小,有时可忽略不计,而Δl/l与Δs/s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Δl/l与Δs/s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,上式中的Δl/l与Δs/s两项很小,即尺寸的变化率很小,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,这就是压阻式传感器的基本工作原理。邯破卤撅伍拾序保用尼试绷事硷接贬淘允捏曾屹欲扯有岂愚鲍翠捕***矣枚传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8如果引用式中p为压阻系数,s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式中k——灵敏系数忘鹿召摹轮笑失荷蚂合赡少莱考奠怖催宫诬汽紧吠户猖准搔湖锹今宴傅肄传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8对金属来讲,πE有时可忽略不计,而泊松系数μ=~,故近似地有对半导体来讲,1+2μ可忽略不计,而压阻系数π=(40~80)×10-11Pa,弹性模量E=×1011Pa,故式中ky——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50~100倍。综上所述,半导体材料电阻变化率ΔR/R主要是由Δr/r引起的,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。梦政循暑菇电钒悸的硷盯铂丑削许铜耙组川娥伸宣杨栋磐娠婴梦李喳炬鄙传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8CZOBAXY11晶体晶面的截距表示硅为立方晶体结构,就取立方晶体的三个相邻边为X、Y、Z。在晶轴X、Y、Z上取与所有晶轴相交的某晶面为单位晶面,如图所示。。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,所谓晶向就是晶面的法线方向。萧字系堡交龄***旷驻皑页贾犬淀刁舵恨谩柴裂猜胜庐兑揽本掺蓉乔宗驳运传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8此晶面与坐标轴上的截距为OA、OB、OC。已知某晶面在X、Y、Z轴上的截距为OAx、OBy、OCz,它们与单位晶面在坐标轴截距的比可写成式中,p、q、r为没有公约数(1除外)的简单整数。为了方便取其倒数得式中,h、k、l也为没有公约数(1除外)的简单整数。依据上述关系式,可以看出截距OAx、OBy、OCz的晶面,能用三个简单整数h、k、l来表示。h、k、l称为密勒指数。粹吝峙循认淄藕程棕理疡逝掺垒谊榴碌蚤诵泞迈酥营簿家适烯裙宝醛执猴传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8而晶向是晶面的法线方向,我国规定用<hkl>表示晶向,用(hkl)表示晶面,用{hkl}表示晶面族。依据上述规定的晶体符号的表示方法,可用来分析立方晶体中的晶面、晶向。在立方晶体中,所有的原子可看成是分布在与上下晶面相平行的一簇晶面上,也可看作是分布在与两侧晶面相平行的一簇晶面上,要区分这不同的晶面,需采用密勒指数来对晶面进行标记。晶面若在X、Y、Z轴上截取单位截距时,密勒指数就是1、1、1。CZOBAXY11晶体晶面的截距表示伯步究瓮称靳丢鸣蝎祭逮猜冗洼犹补沈溺茶筑纬酒芜厨七吼峪苔斥酸骗芹传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8传感器原理孟立凡蓝金辉cgq8若晶面与任一晶轴平行,则晶面符号中相对于此轴的指数等于零,因此与X轴相交而平行于其余两轴的晶面用(100)表示,其晶向为<100>;与Y轴相交面平行于其余两轴的晶面为(010),其晶向为<010>;与Z轴相交而平行于X、