生物醫(yī)學(xué)傳感壓阻式課件

1、4-3 壓阻式傳感器14-3 壓阻式傳感器1上次課內(nèi)容回顧壓電式傳感器工作原理-壓電效應(yīng)壓電材料特性壓電方程等效電路及測(cè)量電路2上次課內(nèi)容回顧壓電式傳感器工作原理-壓電效應(yīng)2一、壓電效應(yīng)：電能機(jī)械能正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)3一、壓電效應(yīng)：電能機(jī)械能正壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)3二、 壓電材料（具有壓電效應(yīng)的材料） 種 類壓電晶體：如石英壓電陶瓷：如鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛新型壓電材料：如氧化鋅、壓電聚合物石英晶體的壓電效應(yīng)壓電陶瓷的壓電效應(yīng)4二、 壓電材料（具有壓電效應(yīng)的材料） 種 三、 壓電方程或5三、 壓電方程或5 平行電極的自由電荷面密度E等于極化強(qiáng)度PE,同時(shí)等于它的電通密度（即電位移）D。F1XY+F1

2、 F10+-P1P2P3 1、 縱向效應(yīng)傳感器2、 橫向效應(yīng)傳感器6 平行電極的自由電荷面密度E等于極化強(qiáng)度PE,同時(shí) 四、 等效電路與測(cè)量電路 1. 等效電路：qCtUtUtq/ Ctq UtCtCt（a）電壓等效電路 （b）電荷等效電路7 四、 等效電路與測(cè)量電路 1. 等效電路：qC 2.測(cè)量電路前置放大器的作用： （1）放大 （2）阻抗變換電壓放大器電荷放大器電壓放大器：其輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比；電荷放大器：其輸出電壓與輸入電荷成正比。8 2.測(cè)量電路前置放大器的作用：電壓放大器電壓放大器：其輸壓阻式傳感器 壓阻傳感器是利用硅的壓阻效應(yīng)和微電子技術(shù)制成的一種新的物

3、性型傳感器。 壓阻效應(yīng) 晶向的表示方法 壓阻系數(shù) 固態(tài)壓阻傳感器 測(cè)量電橋及溫度補(bǔ)償學(xué)習(xí)內(nèi)容：9壓阻式傳感器 壓阻傳感器是利用硅的壓阻效應(yīng)和微電子技術(shù)制成的壓阻式傳感器分類體型壓力傳感器：半導(dǎo)體應(yīng)變式固態(tài)壓阻式傳感器（擴(kuò)散型壓阻傳感器）：應(yīng)變電阻與硅基片一體化10壓阻式傳感器分類體型壓力傳感器：10壓阻式傳感器的特點(diǎn)靈敏度高:硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片高50100倍，故相應(yīng)的傳感器靈敏度很高。因此對(duì)接口電路無(wú)特殊要求，應(yīng)用成本相應(yīng)較低。分辨率高:由于它是一種非機(jī)械結(jié)構(gòu)傳感器，因而分辨率極高。 體積小、重量輕、頻率響應(yīng)高:由于芯體采用集成工藝，又無(wú)傳動(dòng)部件，因此體積小，重量輕。小尺寸芯片加

4、上硅極高的彈性系數(shù)，敏感元件的固有頻率很高。在動(dòng)態(tài)應(yīng)用時(shí)，動(dòng)態(tài)精度高，使用頻帶寬，合理選擇設(shè)計(jì)傳感器外型，使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。溫度誤差大: 須溫度補(bǔ)償、恒溫使用11壓阻式傳感器的特點(diǎn)靈敏度高:硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片 由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，四個(gè)應(yīng)變電阻的一致性可做的很高，加之計(jì)算機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)步，目前硅壓阻傳感器的零位與靈敏度溫度系數(shù)已可達(dá)10-5/數(shù)量級(jí),即在壓力傳感器領(lǐng)域已超過(guò)溫度系數(shù)小的應(yīng)變式傳感器的水平。12 由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，四個(gè)應(yīng)變電阻的一致性可壓阻效應(yīng)：當(dāng)固體材料在某一方向承受應(yīng)力時(shí)，其電阻率（或電阻）發(fā)生變化的現(xiàn)象。半導(dǎo)體（單晶硅）材料受到外力作用

5、，產(chǎn)生肉眼無(wú)法察覺(jué)的極微小應(yīng)變，其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級(jí)狀態(tài)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈的變化，由其材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)叫半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成電路工藝技術(shù)及一些專用特殊工藝，在單晶硅片上，沿特定晶向制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯頓檢測(cè)電橋，并同時(shí)利用硅的彈性力學(xué)特性，在同一硅片上進(jìn)行特殊的機(jī)械加工，制成集應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換于一體的力學(xué)量傳感器，稱為固態(tài)壓阻傳感器。一、壓阻效應(yīng)13壓阻效應(yīng)：當(dāng)固體材料在某一方向承受應(yīng)一、壓阻效應(yīng)13 硅作為一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，已廣泛應(yīng)用于各種半導(dǎo)體器件中。 硅有很好的機(jī)械特性。 硅還具有多種優(yōu)異的傳感特性，如壓阻效應(yīng)、霍

6、爾效應(yīng)等。 硅既有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，又有良好的電性能，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電器件的集成化。 硅成為一種重要的微機(jī)電系統(tǒng)材料，可作為微傳感器、微執(zhí)行器的基本材料。14 硅作為一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，已廣泛應(yīng)用于各種半導(dǎo)體器件中材料阻值變化：15材料阻值變化：15電阻相對(duì)變化量：對(duì)金屬材料：16電阻相對(duì)變化量：對(duì)金屬材料：16對(duì)半導(dǎo)體材料： 式中： 壓阻系數(shù)； E彈性模量； 應(yīng)力； 應(yīng)變。 由于半導(dǎo)體的E一般可達(dá)50-100,比（1+2）2 大幾十倍甚至上百倍，因此引起半導(dǎo)體材料電阻相對(duì)變化的主要原因是壓阻效應(yīng)，所以上式可近似寫成：mmsKKK1005017對(duì)半導(dǎo)體材料： 式中： 壓阻系數(shù)； E彈性模量； 晶體

7、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。這種多面體的表面由稱為晶面的許多平面圍合而成。晶面與晶面相交的直線稱為晶棱，晶棱的交點(diǎn)稱為晶體的頂點(diǎn)。為了說(shuō)明晶格點(diǎn)陣的配置和確定晶面的位置，通常引進(jìn)一組對(duì)稱軸線，稱為晶軸，用X、Y、Z表示。二、晶向的表示方法 擴(kuò)散硅壓阻式傳感器的基片是半導(dǎo)體單晶硅。單晶硅是各向異性材料，取向不同其特性不一樣。而取向是用晶向表示的，所謂晶向就是晶面的法線方向。18 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C ZOBAXY11晶體晶面的截距表示 硅為立方晶體結(jié)構(gòu)，就取立方晶體的三個(gè)相鄰邊為X、Y、Z。在晶軸X、Y、Z上取與所有晶軸相交的某晶面

8、為單位晶面，如圖所示。 此晶面與坐標(biāo)軸上的截距為OA、OB、OC。已知某晶面在X、Y、Z軸上的截距為OAx、OBy、OCz，它們與單位晶面在坐標(biāo)軸截距的比可寫成：19C ZOBAXY11晶體晶面的截距表示 硅為 式中，p、q、r為沒(méi)有公約數(shù)(1除外)的簡(jiǎn)單整數(shù)。為了方便取其倒數(shù)得：式中，h、k、l也為沒(méi)有公約數(shù)（1除外）的簡(jiǎn)單整數(shù)。依據(jù)上述關(guān)系式，可以看出截距OAx、OBy、OCz的晶面，能用三個(gè)簡(jiǎn)單整數(shù)h、k、l來(lái)表示。h、k、l稱為密勒指數(shù)。2020 而晶向是晶面的法線方向，根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，晶面符號(hào)為(hkl)，晶面全集符號(hào)為hkl，晶向符號(hào)為 hkl，晶向全集符號(hào)為hkl。晶面所截的線段

9、對(duì)于X軸，O點(diǎn)之前為正，O點(diǎn)之后為負(fù)；對(duì)于Y軸，O點(diǎn)右邊為正，O點(diǎn)左邊為負(fù)；對(duì)于Z軸，在O點(diǎn)之上為正，O點(diǎn)之下為負(fù)。 C ZOBAXY1121 而晶向是晶面的法線方向，根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，晶面符號(hào)為(依據(jù)上述規(guī)定的晶體符號(hào)的表示方法，可用來(lái)分析立方晶體中的晶面、晶向。(110)110100(100)(111)111001100010110100001ZYX單晶硅內(nèi)幾種不同晶向與晶面（b）（a） 對(duì)立方晶系（x=y=z,xyz),面指數(shù)為（hkl)的晶面與密勒指數(shù)為hkl的晶向彼此垂直。22依據(jù)上述規(guī)定的晶體符號(hào)的表示方法，可用來(lái)分析立方晶體中的晶面例： 晶向、晶面、晶面族分別為： 晶向、晶面、晶面

10、族分別為：xy111zzxy4-2-223例： 晶向、晶面、晶面族分別為： 晶向、晶面、晶面族分別為：判斷兩晶面垂直兩晶向Ah1k1l1 與Bh2k2l2:24判斷兩晶面垂直兩晶向Ah1k1l1 與Bh2k2l2 對(duì)于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同。如硅單晶中，(1 1 1)晶面上的原子密度最大，(1 0 0)晶面上原子密度最小。各晶面上的原子密度不同，所表現(xiàn)出的性質(zhì)也不同，如(1 1 1)晶面的化學(xué)腐蝕速率為各向同性，而(1 0 0)晶面上的化學(xué)腐蝕速率為各向異性。 單晶硅是各向異性的材料，取向不同，則壓阻效應(yīng)也不同。硅壓阻傳感器的芯片，就是選擇壓阻效應(yīng)最大的晶向來(lái)布置電阻條的。同時(shí)利用

11、硅晶體各向異性、腐蝕速率不同的特性，采用腐蝕工藝來(lái)制造硅的壓阻芯片。25 對(duì)于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同。如硅單晶中，三、壓阻系數(shù)1、單晶硅的壓阻系數(shù)六個(gè)獨(dú)立的應(yīng)力分量：六個(gè)獨(dú)立的電阻率的變化率：半導(dǎo)體電阻的相對(duì)變化近似等于電阻率的相對(duì)變化，而電阻率的相對(duì)變化與應(yīng)力成正比，二者的比例系數(shù)就是壓阻系數(shù)。26三、壓阻系數(shù)1、單晶硅的壓阻系數(shù)六個(gè)獨(dú)立的應(yīng)力分量：六個(gè)獨(dú)立電阻率的變化與應(yīng)力分量之間的關(guān)系:27電阻率的變化與應(yīng)力分量之間的關(guān)系:27分析:剪切應(yīng)力不可能產(chǎn)生正向壓阻效應(yīng)正向應(yīng)力不可能產(chǎn)生剪切壓阻效應(yīng)剪切應(yīng)力只能在剪切應(yīng)力平面內(nèi)產(chǎn)生壓阻效應(yīng)剪切壓阻系數(shù)相等正向壓阻系數(shù)相等橫向壓阻系數(shù)

12、相等分別為縱向、橫向和剪切方向的壓阻系數(shù)28分析:剪切應(yīng)力不可能產(chǎn)生正向壓阻效應(yīng)分別為縱向、橫向和剪切方對(duì)P型硅(摻雜三價(jià)元素）：11、 120，只考慮44 ：對(duì)N型硅(摻雜五價(jià)元素） ：44 0 ， 12 -1/211 ，晶體導(dǎo)電類型電阻率（.m)11 12 44SiPN7.811.7+6.6-102.2-1.1+53.4+138.1-13.6壓阻系數(shù)（10-11m2/N）29對(duì)P型硅(摻雜三價(jià)元素）：晶體導(dǎo)電類型電阻率（.m)11pQ2、任意方向（P方向）電阻變化/123I： 縱向應(yīng)力 ：橫向應(yīng)力：縱向壓阻系數(shù) : 橫向壓阻系數(shù)30pQ2、任意方向（P方向）電阻變化/123I： 將各個(gè)壓阻

13、系數(shù)向P、Q方向投影: 已知：(l1,m1,n1):P方向余弦(l2,m2,n2):Q方向余弦31將各個(gè)壓阻系數(shù)向P、Q方向投影: 已知：31關(guān)于方向余弦某晶向xyz(x,y,z是密勒指數(shù)）的方向余弦為：32關(guān)于方向余弦某晶向xyz(x,y,z是密勒指數(shù)）的方向余 例1：計(jì)算（100）晶面內(nèi)011晶向的縱向與橫向壓阻系數(shù)。（100） 晶面內(nèi) 011 晶向的橫向?yàn)?011 晶向yxz設(shè)011與011晶向的方向余弦分別為： l1、m1、n1, l2、m2、n233 例1：計(jì)算（100）晶面內(nèi)011晶向的縱向與34343535 例2：計(jì)算（110）晶面內(nèi)110晶向的縱向與橫向壓阻系數(shù)。設(shè)（110）晶

14、面內(nèi)晶向的一般形式為hkl,則：?。?10）晶面內(nèi) 110 晶向的橫向?yàn)?00136 例2：計(jì)算（110）晶面內(nèi)110晶向的縱向與橫設(shè) 110 與 001 晶向的方向余弦分別為：l1、m1、n1, l2、m2、n237設(shè) 110 與 001 晶向的方向余弦分別設(shè) 110 與 001 晶向的方向余弦分別為：l1、m1、n1, l2、m2、n238設(shè) 110 與 001 晶向的方向余弦分別3939思考題：如何作出P型硅（100）晶面內(nèi)縱向與橫向壓阻系數(shù)分布圖？ P10940思考題：如何作出P型硅（100）晶面內(nèi)縱向與橫向壓阻系數(shù)分布3、影響壓阻系數(shù)的因素 擴(kuò)散電阻的表面雜質(zhì)濃度和溫度。120140

15、100806040201018101910201021表面雜質(zhì)濃度NS /cm-3P型Si(44)N型Si(-11)11或 44 / 10-11m2/NT=24壓阻系數(shù)與表面雜質(zhì)濃度NS的關(guān)系擴(kuò)散雜質(zhì)濃度增加，壓阻系數(shù)都要減小413、影響壓阻系數(shù)的因素 12014010080604020解釋：n：載流子濃度e：載流子所帶電荷 ：載流子遷移率 ：電阻率Ns雜質(zhì)原子數(shù)多載流子多 n雜質(zhì)濃度Ns n在應(yīng)力作用下的變化更小 / 42解釋：n：載流子濃度Ns雜質(zhì)原子數(shù)多載流子多 n表面雜質(zhì)濃度低時(shí)，溫度增加壓阻系數(shù)下降快表面雜質(zhì)濃度高時(shí)，溫度增加壓阻系數(shù)下降慢43表面雜質(zhì)濃度低時(shí)，溫度增加壓阻系數(shù)下降快

16、43解釋：T載流子獲得的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)亂 / Ns大， 變化較小 變化小Ns小， 變化大 變化大Ns大：受溫度影響小高濃度擴(kuò)散，使p-n結(jié)擊穿電壓絕緣電阻 漏電漂移性能不穩(wěn)定44解釋：T載流子獲得的動(dòng)能運(yùn)動(dòng)亂 固態(tài)壓阻壓力傳感器，誕生于六十年代末期。它較之傳統(tǒng)的膜合力平衡式、變電感式、變電容式、金屬應(yīng)變片式及半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器技術(shù)上先進(jìn)得多，目前仍是壓力測(cè)量領(lǐng)域最新一代傳感器。由于各自的特點(diǎn)及局限性，它雖然不能全面取代上述各種力學(xué)量傳感器，但是，從八十年代中期以后，在傳感器市場(chǎng)上，它已是壓力傳感器中的重要品種，并與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的國(guó)際市場(chǎng)。目前，在以大規(guī)模集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)

17、介入為特色的智能傳感器技術(shù)中，由于它能做成單片式多功能復(fù)合敏感元件來(lái)構(gòu)成智能傳感器，因此最受矚目。四、固態(tài)壓阻器件45固態(tài)壓阻壓力傳感器，誕生于六十年代末期。它較之傳統(tǒng)的膜合力平 利用固體擴(kuò)散技術(shù)，將P型雜質(zhì)擴(kuò)散到一片N型硅底層上，形成一層極薄的導(dǎo)電P型層，裝上引線接點(diǎn)后，即形成擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變片。若在圓形硅膜片上擴(kuò)散出四個(gè)P型電阻，構(gòu)成惠斯通電橋的四個(gè)臂，這樣的敏感器件通常稱為固態(tài)壓阻器件，如圖所示。1 N-Si膜片 2 P-Si導(dǎo)電層 粘貼劑 硅底座 引壓管 Si 保護(hù)膜 7 引線1、固態(tài)壓阻器件的結(jié)構(gòu)原理46 利用固體擴(kuò)散技術(shù)，將P型雜質(zhì)擴(kuò)散到一片N型硅底層 當(dāng)硅單晶在任意晶向受到縱向和

18、橫向應(yīng)力作用時(shí)，如圖 (a)所示，其阻值的相對(duì)變化為： 式中 l縱向應(yīng)力； t橫向應(yīng)力； l縱向壓阻系數(shù)； t橫向壓阻系數(shù)。力敏電阻受力情況示意圖（a）001100010llttR47 當(dāng)硅單晶在任意晶向受到縱向和橫向應(yīng)力作用時(shí)，如圖 (a 在硅膜片上，根據(jù)P型電阻的擴(kuò)散方向不同可分為徑向電阻和切向電阻，如圖 (b)所示。擴(kuò)散電阻的長(zhǎng)邊平行于膜片半徑時(shí)為徑向電阻Rr；垂直于膜片半徑時(shí)為切向電阻Rt。當(dāng)圓形硅膜片半徑比P型電阻的幾何尺寸大得多時(shí)，其電阻相對(duì)變化可分別表示如下： trlrttltRrRt（b）48 在硅膜片上，根據(jù)P型電阻的擴(kuò)散方向不同可分為徑向 若圓形硅膜片周邊固定，在均布?jí)毫Φ?/p>

19、作用下，當(dāng)膜片位移遠(yuǎn)小于膜片厚度時(shí)，其膜片的應(yīng)力分布為： 式中r、x、h膜片的有效半徑、計(jì)算點(diǎn)半徑、厚度（m）；泊松系數(shù)，硅取=0.35；P壓力（Pa）。49 若圓形硅膜片周邊固定，在均布?jí)毫Φ淖饔孟?，?dāng)膜片位移遠(yuǎn)小于trrttr3P4rh23P4rh23P(1+)8rh2平膜片的應(yīng)力分布圖根據(jù)上兩式作出曲線就可得圓形平膜片上各點(diǎn)的應(yīng)力分布圖。x=0.635r時(shí)，r=0；x0，即為拉應(yīng)力；x0.635r時(shí)，r0，即為壓應(yīng)力。x=0.812r時(shí)，t=0，僅有r存在，且r0，即為壓應(yīng)力。00.5150trrttr3P4rh23P4rh23P(1+方案一：既利用縱向壓阻效應(yīng)又利用橫向壓阻效應(yīng) 在00

20、1晶向的N型硅膜片上，沿110與110兩晶向擴(kuò)散四個(gè)P型電阻條xyz51方案一：既利用縱向壓阻效應(yīng)又利用橫向壓阻效應(yīng) 1101105211011052 1、在110晶向：擴(kuò)散兩個(gè)徑向P型電阻53 1、在110晶向：擴(kuò)散兩個(gè)徑向P型電阻532、在110晶向：擴(kuò)散兩個(gè)切向P型電阻542、在110晶向：擴(kuò)散兩個(gè)切向P型電阻54所以：55所以：55r電阻變化與r的關(guān)系：56r電阻變化與r的關(guān)系：56如：擴(kuò)散在0.812r處，此時(shí)t=057如：擴(kuò)散在0.812r處，此時(shí)t=057方案二：只利用縱向壓阻效應(yīng) 在110晶向的N型硅膜片上，沿110晶向在0.635r之內(nèi)與之外各擴(kuò)散兩個(gè)P型電阻條，110的橫向

21、為001。110001R1R2R3R458方案二：只利用縱向壓阻效應(yīng) 在110晶向的N型110方向方向余弦：001方向方向余弦：59110方向方向余弦：001方向方向余弦：59由于在0.635r半徑之內(nèi)r為正值，在0.635r半徑之外r負(fù)值，內(nèi)、外電阻值的變化率應(yīng)為即可組成差動(dòng)電橋。式中 、 內(nèi)、外電阻所受徑向應(yīng)力的平均值內(nèi)外電阻的相對(duì)變化。設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)安排電阻的位置，可以使得:=于是有60由于在0.635r半徑之內(nèi)r為正值，在0.635r半徑之外1、恒壓源供電 擴(kuò)散電阻起始阻值都為R，當(dāng)有應(yīng)力作用時(shí)，兩個(gè)電阻阻值增加，兩個(gè)減小；溫度變化引起的阻值變化為Rt：R1+ R1R2 - R2Uout

22、R3- R3R4+ R4 五、測(cè)量橋路及溫度補(bǔ)償611、恒壓源供電R1+ R1R2 - R2UoutR3- 電橋輸出為：當(dāng)Rt=0時(shí)：Rt0時(shí)，Uout=f(t)是非線性關(guān)系，恒壓源供電不能消除溫度影響。62電橋輸出為：當(dāng)Rt=0時(shí)：Rt0時(shí)，Uout=f(t2、恒流源供電R1+ R1R2 - R2UoutR3- R3R4+ R4ABCD632、恒流源供電R1+ R1R2 - R2UoutR3- 可見(jiàn)，電橋輸出與電阻變化成正比，即與被測(cè)量成正比，與恒流源電流成正比，即與恒流源電流大小和精度有關(guān)。但與溫度無(wú)關(guān)，因此不受溫度的影響。但是，壓阻器件本身受到溫度影響后，要產(chǎn)生零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂

23、移，因此必須采取溫度補(bǔ)償措施。64 可見(jiàn)，電橋輸出與電阻變化成正比，即與被測(cè)量成正比，與恒3. 零點(diǎn)溫度補(bǔ)償 零點(diǎn)溫度漂移是由于四個(gè)擴(kuò)散電阻的阻值及其溫度系數(shù)不一致造成的。一般用串、并聯(lián)電阻法補(bǔ)償，如圖所示。其中，RS是串聯(lián)電阻；RP是并聯(lián)電阻。串聯(lián)電阻主要起調(diào)零作用；并聯(lián)電阻主要起補(bǔ)償作用。補(bǔ)償原理如下： R2R4R1R3USC溫度漂移的補(bǔ)償RpBCDARSEDi653. 零點(diǎn)溫度補(bǔ)償R2R4R1R3USC溫度漂移的補(bǔ)償Rp 由于零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致B、D兩點(diǎn)電位不等，譬如，當(dāng)溫度升高時(shí)，R2的增加比較大，使D點(diǎn)電位低于B點(diǎn)，B、D兩點(diǎn)的電位差即為零位漂移。要消除B、D兩點(diǎn)的電位差，最簡(jiǎn)單的辦法是

24、在R2上并聯(lián)一個(gè)溫度系數(shù)為負(fù)、阻值較大的電阻RP，用來(lái)約束R2的變化。這樣，當(dāng)溫度變化時(shí)，可減小B、D點(diǎn)之間的電位差，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。?dāng)然，如在R3上并聯(lián)一個(gè)溫度系數(shù)為正、阻值較大的電阻進(jìn)行補(bǔ)償，作用是一樣的。R2R4R1R3USC溫度漂移的補(bǔ)償RpBCDARSEDi66 由于零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致B、D兩點(diǎn)電位不等，譬如，下面給出計(jì)算RS、RP的方法。 設(shè)R1、R2、R3、R4與R1、R2、R3、R4為四個(gè)橋臂電阻在低溫和高溫下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，RS、RP與RS、RS分別為RS、RP在低溫與高溫下的欲求數(shù)值。 根據(jù)低溫與高溫下B、D兩點(diǎn)的電位應(yīng)該相等的條件，得：設(shè)RS、RP的溫度系數(shù)、為已知，則得計(jì)算出

25、RS、RP后，那么，選擇該溫度系數(shù)的電阻接入橋路，便可起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?7下面給出計(jì)算RS、RP的方法。 根據(jù)低溫與高溫下B、D兩3、靈敏度溫度漂移漂移的原因：壓阻系數(shù)隨溫度變化引起溫度T44 溫度升高時(shí)，壓阻系數(shù)變??；溫度降低時(shí)，壓阻系數(shù)變大，說(shuō)明傳感器的靈敏度系數(shù)為負(fù)值。683、靈敏度溫度漂移漂移的原因：壓阻系數(shù)隨溫度變化引起溫度T補(bǔ)償方法：改變電源流電壓的方法69補(bǔ)償方法：改變電源流電壓的方法69 因?yàn)槎O管PN結(jié)的溫度特性為負(fù)值，溫度每升高1時(shí)，正向壓降約減小(1.92.5)mV。將適當(dāng)數(shù)量的二極管串聯(lián)在電橋的電源回路中，見(jiàn)圖。電源采用恒壓源，當(dāng)溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降減小，于

26、是電橋的橋壓增加，使其輸出增大。只要計(jì)算出所需二極管的個(gè)數(shù)，將其串入電橋電源回路，便可以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?R4R2R1UoutR3方法2：串聯(lián)正向二極管70 因?yàn)槎O管PN結(jié)的溫度特性為負(fù)值，溫度每升高1時(shí)，壓阻式傳感器常用補(bǔ)償方法硬件線路補(bǔ)償軟件補(bǔ)償專用補(bǔ)償芯片補(bǔ)償 MCA7707是一種采用CMOS工藝的模擬傳感信號(hào)處理器。它通常被應(yīng)用于于壓阻式壓力傳感器的校正和溫度補(bǔ)償。71壓阻式傳感器常用補(bǔ)償方法硬件線路補(bǔ)償71MPX4100A系列集成硅壓力傳感器 72MPX4100A系列集成硅壓力傳感器 72應(yīng)用三角翼表面壓力測(cè)量73應(yīng)用三角翼表面壓力測(cè)量73壓阻式加速度傳感器 懸臂梁?jiǎn)尉Ч枰r底采用（001）晶向，沿110與 110晶向分別擴(kuò)散二個(gè)(P型)電阻條基座lbh110110m：質(zhì)量塊的質(zhì)量(kg)b,h：懸臂梁的寬度和厚度（m）l：質(zhì)量塊的中心