壓阻式傳感器歷史

1954年，史密斯（C.S.Smith）發(fā)現了硅與鍺的壓阻效應，即當有外力作用于半導體材料時(shí)，其電阻將明顯發(fā)生變化。

1960-1970年，硅擴散技術(shù)快速發(fā)展，技術(shù)人員在硅晶面選擇合適的晶向直接把應變電阻擴散在晶面上，然后在背面加工成凹形，形成較薄的硅彈性膜片，稱(chēng)為硅杯。

1970-1980年，硅杯擴散理論的基礎上應用了硅的各向異性的腐蝕技術(shù)，擴散硅傳感器其加工工藝以硅的各項異性腐蝕技術(shù)為主，發(fā)展成為可以自動(dòng)控制硅膜厚度的硅各向異性加工技術(shù)

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，現在可以通過(guò)微機械加工工藝制作由計算機控制加工出結構型的壓力傳感器，其線(xiàn)度可以控制在微米級范圍內。利用這一技術(shù)可以加工、蝕刻微米級的溝、條、膜，使得壓力傳感器進(jìn)入了微米階段。

壓阻式傳感器原理

圖是基本的惠斯通電橋，圖中電橋輸出Vo是Vo+和Vo-之間的差分電壓。使用傳感器時(shí)，隨著(zhù)壓力的變化，根據壓阻效應，一個(gè)或多個(gè)電阻的阻值會(huì )發(fā)生改變。阻值的改變會(huì )引起輸出電壓的變化。

單晶硅芯體：

熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長(cháng)成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。由于其內部結構的均勻性，單晶硅在力學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能上表現好。zhyq單晶硅壓力芯體具有精度高、穩定性好等特點(diǎn)

擴散硅芯體：

傳統的的硅半導體材質(zhì)，在多晶硅上使用微機械加工技術(shù)雕刻而成。技術(shù)成熟，工藝穩定，在精度上無(wú)法無(wú)單晶硅媲美，但是在成本、通用性、以及性?xún)r(jià)比上具有自己的優(yōu)勢。

玻璃微熔芯體：

美國加州理工學(xué)院在1965年研發(fā)的新型技術(shù)，腔體背面由高溫玻璃粉燒結17-4PH低碳鋼，腔體由17-4PH不銹鋼翻出，適用于高壓過(guò)載，能有效抵抗瞬間壓力沖擊。含有少量雜質(zhì)的流體介質(zhì)，無(wú)需充油和隔離膜片即可測量;不銹鋼結構，無(wú)“O"型密封圈，無(wú)溫度釋放隱患。它可以在高壓下測量600MPa(6000bar)，最高精度為0.075%。

　　但是玻璃微熔傳感器小量程的測量比較困難，一般測量范圍在500kPa以上。
　　基于MEMS(微機電系統)技術(shù)的壓力傳感器是由微/納惠斯通電橋制成的硅應變計。具有輸出靈敏度高、性能穩定、批量可靠、重復性好的優(yōu)點(diǎn)。