第8章壓阻式傳感器ppt課件

1、第第8 8章章 壓阻式傳感器壓阻式傳感器 固體受到力的作用后，其電阻率或電阻就固體受到力的作用后，其電阻率或電阻就要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應。壓阻式傳要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應。壓阻式傳感器是利用固體的壓阻效應制成的一種測量裝置。感器是利用固體的壓阻效應制成的一種測量裝置。 分類分類: : 粘貼型壓阻式傳感器粘貼型壓阻式傳感器( (傳感元件是用半導體材傳感元件是用半導體材料的體電阻制成的粘貼式應變片料的體電阻制成的粘貼式應變片) ) 擴散型壓阻式傳感器擴散型壓阻式傳感器( (它的傳感元件是利用集它的傳感元件是利用集成電路工藝，在半導體材料的基片上制成的擴散成電路工藝，在半導體材料的

2、基片上制成的擴散電阻。電阻。)21 (ERdRyk對應應變片對應應變片ykyk=8.2 8.2 晶向的表示方法晶向的表示方法 結晶體是具有多面體形態(tài)的固體，結晶體是具有多面體形態(tài)的固體，由分子、原子或離子有規(guī)則排列而成。由分子、原子或離子有規(guī)則排列而成。這種多面體的表面由稱為晶面的多個平這種多面體的表面由稱為晶面的多個平面圍合而成，晶面與鏡面相交的直線稱面圍合而成，晶面與鏡面相交的直線稱為晶棱，晶棱的交點稱為晶體的頂點。為晶棱，晶棱的交點稱為晶體的頂點。 硅為立方晶體結構。為了說明硅為立方晶體結構。為了說明 晶格點陣的配置和確定晶面的位置，晶格點陣的配置和確定晶面的位置， 通常引進一組對稱軸，

3、稱為晶軸，通常引進一組對稱軸，稱為晶軸， 用用X X、Y Y、Z Z表示。表示。z zx xy y 對于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同。各鏡面上的原子密度不同，所表現(xiàn)出的性質(zhì)也不相同。單晶硅是各向異性材料，取向不同，則壓阻效應不同。硅壓阻傳感器的芯片，就是選擇壓阻效應最大的晶向來布置電阻條。同時利用硅晶體各向異性、腐蝕速率不同的特性，采用腐蝕工藝來制造硅杯形的壓阻芯片。xyz100001010010001100100110111100110111擴散深度擴散深度為數(shù)微米為數(shù)微米 根據(jù)晶體力學分析，在晶軸坐標內(nèi)，單根據(jù)晶體力學分析，在晶軸坐標內(nèi)，單晶硅的壓阻系數(shù)有晶硅的壓阻系數(shù)有3636個獨

4、立分量，但結合使個獨立分量，但結合使用條件，有效的獨立分量只有用條件，有效的獨立分量只有3 3個：個： 、 和和 ?？v向、橫向、剪切壓阻系數(shù)是相對?？v向、橫向、剪切壓阻系數(shù)是相對立方晶體立方晶體3 3個坐標而得。個坐標而得。4412118.4 8.4 影響壓阻系數(shù)的因素影響壓阻系數(shù)的因素 影響壓阻系數(shù)影響壓阻系數(shù)大小的主要因素是擴散大小的主要因素是擴散雜質(zhì)的表面濃度和環(huán)境雜質(zhì)的表面濃度和環(huán)境溫度。壓阻系數(shù)與擴散溫度。壓阻系數(shù)與擴散雜質(zhì)表面濃度雜質(zhì)表面濃度NsNs的關系的關系如圖所示。壓阻系數(shù)隨如圖所示。壓阻系數(shù)隨擴散雜質(zhì)濃度的增加而擴散雜質(zhì)濃度的增加而減?。槐砻骐s質(zhì)濃度相減??；表面雜質(zhì)濃度相同時，同時，P P型硅的壓阻系數(shù)型硅的壓阻系數(shù)值比值比N N型硅的絕對值型硅的絕對值高，因此選高，因此選P P型硅有利于型硅有利于提高敏感元件的靈敏度。提高敏感元件的靈敏度。 120 100 80 60 40 20 -1 或 44/(10-11 m2N-1) 1018 1019 1020 1021 11（N 型 Si） 44（P 型 Si） 27 Ns (cm-3) P P型硅型硅N N型硅型硅001110001110r r此圖為靈敏度曲線此圖為靈敏度曲線本章要求掌握的內(nèi)容本章要求掌握的內(nèi)容 擴散硅壓阻式傳感器的基本原理擴散硅壓阻式傳感器的基本原理 擴散硅壓阻式傳感器的靈敏度系數(shù)是金屬絲應擴