影响传感器压阻系数的因素有哪些 传感器, 半导体, 电阻率, 影响

sensorshome

金属电阻应变式传感器虽然有很多优点，但却存在一大弱点，就是灵敏系数低(约为2.0～3.6)。在20世纪50年代中期出现了半导体应变片制成的压阻式传感器，其灵敏系数比金属电阻式传感器高几十倍，而且具有体积小、分率高、工作频带宽、机械迟滞小、传感器与测量电路可实现一体化等优点，因此在实际中得到了广泛的应用。 压阻式传感器是基于半导体材料的压阻效应原理工作的。当对半导体材料施加应力作用时，半导体材料的电阻率将随着应力的变化而发生变化，进而反映到电阻值也发生变化，因此它也属于一种电阻式传感器。当半导体应变片受到外界应力的作用时，其电阻(率)的变化与受到应力的大小成正比，这就是压阻传感器的工作原理。
需要指出的是，对于不同的半导体，压阻系数和弹性模量都不一样，所以灵敏系数也各不相同，影响压阻系数的因素主要有：
1、应力的作用方向
由于半导体材料的各向异性，在实际应用中，随着外界应力施加方向的不同其压阻系数也是不同的。半导体材料的晶向通常采用密勒指数法，将晶向表示成三位由 0 和 1 组成的数字，并加方括号表示。 目前使用最多的是单晶硅半导体，实践表明，对于P型单晶硅半导体沿[111]晶向的压阻系数最大，得到最大的压阻效应，而沿[100]晶向的压阻系数最小。对于N型单晶硅半导体，正好与之相反。对于这两种单晶硅半导体沿[110]晶向的压阻系数仅比最大压阻系数稍小些。
2、扩散杂质的表面浓度
压阻系数随扩散杂质浓度的增加而减小，表面杂质浓度相同时，P型硅的压阻系数值比N型硅的(绝对)值高，因此选P型硅有利于提高敏感元件的灵敏度。
3、环境温度
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，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。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 P型硅与衬底(膜片)N型硅间PN结耐击穿电压也下降，从而使绝缘电阻下降。总之，实际应用时，需对压阻系数、绝缘电阻以及温度的影响等诸因素综合加以考虑。
文章由传感器之家http://www.sensorshome.com整理发布