半導體應變片是一種用于測量物體的力或壓力的電子傳感器。它使用半導體材料的特殊性質(zhì),來測量傳感器所受到的應變并通過電阻變化轉(zhuǎn)換成電信號輸出。
1.半導體應變片的工作原理
半導體應變片的工作原理基于半導體材料的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生應變時,其導電特性也發(fā)生改變。通常情況下,半導體應變片由一層非常?。ㄍǔT跀?shù)微米以下)的被包裹在玻璃或薄膜中的 p 型或 n 型摻雜材料構(gòu)成。當材料晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生應變時,會引起材料內(nèi)部電子的濃度和移動性的變化,從而導致其電阻值的變化。這個變化可以通過連接的電路系統(tǒng)被讀取出來,然后轉(zhuǎn)換成力或壓力的信號輸出。
2.半導體應變片常用分類
根據(jù)制造工藝和結(jié)構(gòu)不同,半導體應變片可分為擴散式、橋式、高溫共沉積、內(nèi)部荷載式等幾種類型。擴散式應變片采用分離子注入技術(shù)制造,在一塊硅片上通過擴散形成呈網(wǎng)格狀的應變片芯片,常用于測量低力和靜態(tài)壓力。橋式應變片則是通過在半導體晶圓上蒸鍍電極并刻蝕出不同的結(jié)構(gòu)圖案進行制造,廣泛應用于有限空間中的動態(tài)力測量。高溫共沉積應變片則可以抵抗更高的溫度和強烈的腐蝕性環(huán)境。內(nèi)部荷載式應變片則是把感應電勢直接轉(zhuǎn)換為電阻信號,適用于對面試的材料研究。
3.半導體應變片的優(yōu)缺點
半導體應變片具有靈敏、穩(wěn)定、精確、易于集成化、可靠性高等優(yōu)點,同時還能夠適應廣泛的測量范圍和復雜的測量環(huán)境。但其也存在著小量程、抗干擾能力較弱、溫漂大等缺點。在使用時,還需要特殊的操作技能和環(huán)境保護措施來確保其正常工作和精確測量。