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差别范例压力传感器的比拟与溅射膜压力传感器的道理

宣布时候:2018-8-1      宣布人:泽天传感      点击:

压力敏感元件是压力传感器或压力变送器的关头功效元件,压力传感器按其任务道理可分为布局型和物性型两个根基范例。布局型压力传感器包含:弹簧管式、电感式、电位器式和电容式。布局型传感器因为体积较大、抗振动机能差,在古代产业丈量中已很少接纳。物性型压力传感器包含:压阻式和应变式。压阻式传感器的任务道理是基于压力变更引发敏感电阻的电阻率发生转变,首要指半导体压力传感器。应变式传感器的任务道理是基于压力变更引发的敏感电阻的多少尺寸发生转变,首要包含粘贴式传感器、厚膜和薄膜传感器。表1为各类范例压力传感器的特色比拟。

表1 各类范例压力传感器特征比拟

 类 别 

型 式

优 点

缺 点



弹簧管式 建造简洁,价钱昂贵。 特征差、靠得住性低
电感式
电位器式 精度高、不变性好。 体积大、价钱高、情况顺应性差
电容式



半导体压阻式 常温精度高、价钱较低。 温度特征较差、不顺应高振动、侵蚀等卑劣情况。
粘贴应变式 体积小、精度高、价钱低。 不不变、易老化。
厚膜应变式 体积小、精度低 易破裂、靠得住性较差
纳米薄膜式 体积小、精度高、温度特征好、耐卑劣情况 工艺庞杂、出产本钱较高。

薄膜压力传感器被称为“第三代传感器”,自研发胜利以来,在产业丈量与航天、航空、空中,海上与水劣等兵器设备中,代替初期压力传感器,利用日趋普遍。图1是纳米薄膜压力传感器的任务道理图。

纳米薄膜压力传感器道理

此中,接纳离子束溅射与刻蚀手艺在弹性膜片上建造构成惠斯登电桥的薄膜电阻,当流体压力P(包含P1和P2)感化在特别材质的不锈钢弹性膜片上 ,使膜片发生变形 ,这类变形发生的应变使惠斯登电桥输入与压力巨细成比例的电旌旗灯号。对此旌旗灯号处置后能够取得压力的巨细,这便是纳米薄膜压力传感器的根基道理。别的,从物理上,压力传感器关头的根基物理道理归纳为惠斯登电桥和电容式两类。

惠斯登电桥:设置装备摆设于弹性膜片上的电桥电阻在压力感化下发生形变,有的被拉伸,有的则被紧缩。电阻尺寸的变更引发电阻值的变更。是以电桥发生差动输入旌旗灯号,其值反比于施加的压力。惠斯登电桥可由金属电阻或压阻资料构成,压阻电桥因为晶格搀杂效应和机器变形,能供给较大输入旌旗灯号。金属电阻可接纳多种手艺将电桥电阻牢固于膜片之上,诸如粘接,硅/陶瓷融会,玻璃微融、间接份子键合等。

电容式:丈量两片导电板的电容值,在压力感化下,导电板自愿挤合,使电容值随压力的变更而变更。电容式压力传感元件接纳MEMS手艺由陶瓷构成,或将金属嵌入半导体层中。

种 类

优 点

缺 点

分散硅压阻式 1、常温精度高;
2、小量程和绝压产物优于别的范例产物。
1、温漂大,低于0℃或高于40℃后机能大幅度降落;
2、膜片易破坏,丈量介质请求严酷;
3、压气力程规模,不合适大压力丈量。
厚膜陶瓷压阻式 1、本钱低;
2、抗侵蚀机能好;
3、利用规模较分散硅宽。
1、精度差,不变性差;
2、压力降落时,回零难;
3、膜片易碎,易泄漏。
电容式 1、工艺成熟,不变性较好;
2、过载才能强,抗侵蚀性强。
1、本钱很高;
2、体积大,装置保护不便利。
应变片应变式 1、本钱低;
2、成熟胶粘工艺。
1、手工出产,团圆性大;
2、漂移大,不变性差。
蓝宝石 1、精度高,温度规模宽;
2、量程规模宽;
3、体积小、分量轻。
1、本钱高;
2、工艺庞杂手艺请求高;
3、敏感资料须要入口。
溅射薄膜应变式 1、精度高,温度规模宽;
2、温漂小,不变性好;
3、体积小、分量轻;
1、本钱高;
2、不合适小量程和差压丈量。

对非溅射工艺的压力传感元件,比方牢固(融会)于金属玻璃密封体或装入充油腔中,一切的压阻和硅手艺都存在因搀杂物资迁徙和费米能级效应而引发漂移题目。这些影响跟着温度的降低而增大。密封和充油断绝腔体因为热收缩系数差别而引发不但愿有的热不变性题目。在任务温区内的温度非线性是一个大题目,任务温区的高端和低端是以遭到限定。并且存在充油腔漏油的潜伏能够,这也是不但愿有的。金属电阻的粘接或硅陶瓷融会。无可防止的从道理上存在不不变景象。泽天公司的压力敏感元件接纳溅射工艺,在压力介质间接感化的不锈钢膜片上,以份子键合的体例建造出微米级的电阻膜。再颠末微电子工艺建造出须要的惠斯登电桥,构成全金属型敏感元件,无任何粘贴剂和勾当件,无需密封腔和充油腔,是以具备合用卑劣情况和持久不变性任务的特色。本文源自泽天传感,版权一切,转载请保留来由。