壓力傳感器是使用最廣泛的一種傳感器,它是檢測氣體、液體、固體等所有物質間作用力能量的總稱,也包括測量高于大氣壓的壓力計以及測量低于大氣壓的真空計。壓力傳感器的種類甚多、傳統(tǒng)的測量方法是利用彈性元件的形變和位移來表示,但它的體積大、笨重、輸出非線性。隨著微電子技術的發(fā)展,利用半導體材料的壓阻效應和良好的彈性,研制出半導體力敏傳感器,主要有硅壓阻式和電容式兩種,它們具有體積小、重量輕、靈敏度高等優(yōu)點,因此半導體壓力傳感器得到廣泛應用。當對一塊半導體在某一晶向上施加應力時,其電阻率會產生一定的變化。這種導體電阻率變化和應力之間的相互關系稱為半導體壓阻效應,利用此效應制成的力學量傳感器稱為壓阻式力敏傳感器,它有兩種類型,一類是將半導體應變計粘貼在彈性元件上制成的傳感器,稱為粘貼型壓阻式傳感器,另一類是在半導體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴散電阻,使應變計與硅襯底形成同一整體的傳感器,稱為擴散型壓阻式傳感器。
結果硼擴散區(qū)便形成應變電阻,并用襯底形成一個整體,當它受到壓力作用時,應變電阻發(fā)生變化,從而使輸出發(fā)生變化。
壓阻式力敏傳感器有靈敏度高、精度高、體積小、重量輕、工作頻率高、結構簡單、工作可靠、壽命長等特點。
電容式力敏傳感器近來得到了迅速發(fā)展,這種傳感器的核心部分是對壓力敏感的電容器。力敏電容器的電容量是由電極面積和兩個電極間的距離決定。
當硅膜片兩邊存在壓力差時,硅膜片產生形變,電容器極板間的間距發(fā)生變化,從而引起電容量的變化。這樣,電容變化量與壓差有關,因此,就可作為力敏傳感器。它與壓阻式力敏傳感器相比,具有靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好、壓力量程大等特點。