當(dāng)力作用于硅晶體時,晶體的晶格產(chǎn)生變形,使載流子從一個能谷向另一個能谷散射,引起載流子的遷移率發(fā)生變化,擾動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)。
這種傳感器采用集成工藝將電阻條集成在單晶硅膜片上,制成硅壓阻芯片,并將此芯片的周邊固定封裝于外殼之內(nèi),引出電極引線(概述圖)。壓阻式壓力傳感器又稱為固態(tài)壓力傳感器,它不同于粘貼式應(yīng)變計需通過彈性敏感元件間接感受外力,而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。
壓阻式傳感器是在圓形硅膜片上擴散出四個電阻,這四個電阻接成惠斯登電橋。當(dāng)有應(yīng)力作用時,兩個電阻的阻值增加,增另外由于溫度影響,使每個電阻都有變化量。且用線性方程近似求解可充分利用較為成熟的線性方程組的數(shù)值方法理淪,使問題大大簡化,因此在實際應(yīng)用中仍具有重要意義,而參量變化較大時,忽略交叉靈敏度對于求解精度影響較大。
硅膜片的一面是與被測壓力連通的高壓腔,另一面是與大氣連通的低壓腔。硅膜片一般設(shè)計成周邊固支的圓形,直徑與厚度比約為20~60。在圓形硅膜片定域擴散4條P雜質(zhì)電阻條,并接成全橋,其中兩條位于壓應(yīng)力區(qū),另兩條處于拉應(yīng)力區(qū),相對于膜片中心對稱。?
此外,也有采用方形硅膜片和硅柱形敏感元件的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴散制作電阻條,兩條受拉應(yīng)力的電阻條與另兩條受壓應(yīng)力的電阻條構(gòu)成全橋。?

