當(dāng)力作用于硅晶體時(shí),晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個(gè)能谷向另一個(gè)能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化,擾動(dòng)了載流子縱向和橫向的平均量,從而使硅的電阻率發(fā)生變化。這種變化隨晶體的取向不同而異,因此硅的壓阻效應(yīng)與晶體的取向有關(guān)。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計(jì)(見(jiàn)電阻應(yīng)變計(jì)),前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化,后者電阻的變化則主要取決于幾何尺寸的變化(應(yīng)變),而且前者的靈敏度比后者大50~100倍。
壓阻壓力傳感器是指利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的傳感器。單晶硅材料在受到力的作用后,電阻率發(fā)生變化,通過(guò)測(cè)量電路就可得到正比于力變化的電信號(hào)輸出。它又稱為擴(kuò)散硅壓阻壓力傳感器,它不同于粘貼式應(yīng)變計(jì)需通過(guò)彈性敏感元件間接感受外力,而是直接通過(guò)硅膜片感受被測(cè)壓力的。
由于固態(tài)壓阻壓力傳感器的感受,敏感轉(zhuǎn)換和檢測(cè)三部分由同一個(gè)元件實(shí)現(xiàn),沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),所以不重復(fù)性和遲滯誤差極小。同時(shí)由于硅單晶本身剛度很大,形變很小,保證了良好的線性,因此綜合靜態(tài)精度很高。 體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)頻響高: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。小尺寸芯片加上硅的彈性模數(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。
實(shí)際上,交叉靈敏度反映了在不同應(yīng)變時(shí),溫度靈敏度不是一個(gè)常數(shù),而是隨著應(yīng)變的變化而變化,交叉靈敏度的大小描述了溫度靈敏度偏離常數(shù)的程度。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)在不同應(yīng)變下測(cè)量溫度靈敏度,作出ST-ε曲線,該曲線的斜率便反映了交叉靈敏度的大小。

