压阻式传感器

传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜上，形成硅压阻芯片，芯片外围固定封装在外壳中，引出电极引线。压阻式传感器，也称为固态压力传感器，与粘性型应变计的不同之处在于，它们通过弹性传感元件间接感测外力，但直接感测通过硅膜片的测量压力。
硅膜片的一侧是与测量压力连通的高压室，另一侧是与大气连通的低压室。硅膜通常设计成具有外围支撑的圆形形状，直径与厚度的比率约为20至60.四个P阻抗电阻条在圆形硅膜（N型）中扩散并连接到全桥，其中两个处于压缩应力区域，另外两个处于拉应力区域，相对于隔膜的中心对称。
硅柱状传感元件也在硅圆柱的晶面的某个方向上扩散，以形成电阻条，并且两个拉应力条和另外两个压应力条形成全桥。

1压阻式传感器的灵敏度系数比金属应变式压力传感器的灵敏度系数高50-100倍。
有时，压阻式传感器的输出可以在没有放大器的情况下直接测量。 2由于采用集成电路技术加工，结构小，重量轻。
3高压分辨率，可检测血压小的微压。 4频率响应好，它可以测量几十千赫兹的脉动压力。
5由于传感器的力敏元件和检测元件是在同一硅片上制造的，因此操作可靠，整体精度高，使用寿命长。 6由于半导体材料由硅制成，因此传感器对温度敏感。
如果不使用温度补偿，则温度误差很大。

压阻式传感器广泛应用于航空航天，航海，石油化工，动力机械，生物医学工程，气象，地质，地震测量等领域。
压力是航空航天和航空航天工业中的关键参数，要求静态和动态压力，分压和整个压力场的高精度。压阻式传感器是用于此目的的理想传感器。
例如，它用于测量直升机机翼的气流压力分布，以测试发动机进气的动态变形，级联的脉动压力和机翼的抖动。在测量喷气发动机的中心压力时，使用专门设计的硅压力传感器，其在高于500℃的温度下运行。
在波音飞机的大气数据测量系统中使用匹配的硅压力传感器，精度高达0.05％。在缩小尺寸的风洞模型测试中，压阻式传感器可以密集地安装在风洞入口和发动机进气道模型中。
单传感器的直径仅为2.36 mm，固有频率高达300 kHz。非线性和滞后是满量程的±0.22％。
在生物医学应用中，压力传感器也是理想的检测工具。已经制备了注射针型压阻式压力传感器，其具有薄至10μm且外径仅为0.5mm的扩散硅膜和能够测量心血管，颅内，尿道，子宫和眼内压的传感器。
图3是用于测量脑压的传感器的结构图。压阻式传感器还有效地用于测量爆炸压力和冲击波，真空测量，监测和控制汽车发动机的性能，以及诸如测量枪管内的压力，发射冲击波等的测量。
此外，压力传感器广泛用于井压测量，随钻测量，地下密封电缆中的故障点检测，以及流量和液位测量。随着微电子技术和计算机的进一步发展，压阻式传感器的应用也将迅速发展。