電阻傳感器PPT課件

1、第1頁/共123頁第2頁/共123頁10:03 AM3 基本工作原理是將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻值的變化，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。 包括包括電位器式、電位器式、壓阻式、壓阻式、熱阻式、熱阻式、應(yīng)變式應(yīng)變式等。等。學(xué)習(xí)要點(diǎn)學(xué)習(xí)要點(diǎn): : 1. 應(yīng)變式傳感器：應(yīng)變效應(yīng)、電橋測量電路和溫度補(bǔ)償原理 2. 壓阻式傳感器：壓阻效應(yīng)、測量橋路及溫度補(bǔ)償?shù)?頁/共123頁10:03 AM4 電阻應(yīng)變式傳感器是利用金屬的將被測量轉(zhuǎn)換為電量輸出的一種傳感器。應(yīng)變式傳感器組成框圖應(yīng)變式傳感器組成框圖非電量非電量應(yīng)變應(yīng)變電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片彈性元件彈性元件電阻變化電阻變化傳感器傳感器第4頁/共123頁1

2、0:03 AM5一、工作原理一、工作原理 （電阻應(yīng)變效應(yīng)）（電阻應(yīng)變效應(yīng)）FFL Lr r電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體（電阻絲）的電阻值隨其變形（伸長或縮短）而發(fā)生變化的一種物理現(xiàn)象。在未受到外力F F的作用時，電阻值為：ALR第5頁/共123頁10:03 AM6當(dāng)受到拉力作用F F后，電阻的變化量為全微分:2LLdRddLdAAAA兩邊同除以R R和 L/AL/A，電阻相對變化為 dRdLdAdRLA又因?yàn)?2,2dAdrArAr所以第6頁/共123頁10:03 AM7drdLrL /2(12 )/dRdLdLdddLRLLdL LL 0/(12 )RKR 據(jù)材料力學(xué)知識: : （小常

3、識：（小常識：泊松比是材料橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值，也叫橫向變形系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)，受幾何形狀幾何形狀變化的影響）變化的影響）代入上式得: :第7頁/共123頁10:03 AM8當(dāng)受到拉力作用F F后，電阻的變化量為:0/(12)KRR0/12K- =dL/L (=dL/L (縱向應(yīng)變縱向應(yīng)變) )第8頁/共123頁10:03 AM9討論：1 1、應(yīng)變的靈敏系數(shù)、應(yīng)變的靈敏系數(shù)K K0 0受二個因素的影響：受二個因素的影響：幾何形狀變化的影響幾何形狀變化的影響電阻率發(fā)生變化的影響電阻率發(fā)生變化的影響 2 2、 對于金屬材料對于金屬材料：21,210K對于半導(dǎo)體材料對于半導(dǎo)體材

4、料：0,21K壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)0(12 )RRK第9頁/共123頁10:03 AM10 1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 電阻應(yīng)變片由基底基底、敏感柵敏感柵、蓋片蓋片（有時加上引出線）組成。用粘貼劑粘貼劑將其粘貼在一起，構(gòu)成完整的應(yīng)變片。第10頁/共123頁10:03 AM11(2)(2)應(yīng)變片的粘貼應(yīng)變片的粘貼 粘貼在應(yīng)變變化均勻且較大的地方。（1 1）應(yīng)變片的類型）應(yīng)變片的類型第11頁/共123頁10:03 AM12第12頁/共123頁10:03 AM13常用金屬電阻絲材料的性能常用金屬電阻絲材料的性能 最常用最常用動態(tài)動態(tài)中高溫中高溫高溫高溫（3 3）應(yīng)變片的材料）應(yīng)變片的材料第13頁

5、/共123頁10:03 AM14三、金屬應(yīng)變片的主要特性三、金屬應(yīng)變片的主要特性（貼在試件上后討貼在試件上后討論論）1. 1. 靈敏系數(shù)靈敏系數(shù) kRR原因：原因：1）粘貼層傳遞變形失真 , 2）橫向效應(yīng)。且且 。各種應(yīng)變片第14頁/共123頁10:03 AM152. 2. 橫向效應(yīng)橫向效應(yīng) y x - y縱向伸長作用使電阻值增加縱向伸長作用使電阻值增加橫向縮短作用使電阻值減小橫向縮短作用使電阻值減小RRR 和電阻增量電阻增量 減小減小。第15頁/共123頁10:03 AM163. 3. 機(jī)械滯后機(jī)械滯后 應(yīng)變片粘貼在被測試件上，當(dāng)溫度恒定時，應(yīng)變片粘貼在被測試件上，當(dāng)溫度恒定時，其加載特性與

6、卸載特性不重合，即為其加載特性與卸載特性不重合，即為機(jī)械滯后機(jī)械滯后。 原因：原因：殘余應(yīng)變殘余應(yīng)變；在制造或粘貼應(yīng)變片時，在制造或粘貼應(yīng)變片時，敏感柵受到不敏感柵受到不適當(dāng)?shù)淖冃芜m當(dāng)?shù)淖冃位蛘呋蛘哒辰Y(jié)劑固化不充分粘結(jié)劑固化不充分。1機(jī)械應(yīng)變卸載加載指示應(yīng)變i應(yīng)變片的機(jī)械滯后應(yīng)變片的機(jī)械滯后第16頁/共123頁10:03 AM174 4、零漂和蠕變、零漂和蠕變即：constT溫度）當(dāng) ( 0t指標(biāo)即：constT溫度）當(dāng) ( t指標(biāo)零漂：零漂：0真實(shí),蠕變?nèi)渥儯篶onst真實(shí),原因：存在內(nèi)應(yīng)力、內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、黏合劑受潮原因：存在內(nèi)應(yīng)力、內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、黏合劑受潮原因：絕緣電阻低、產(chǎn)生熱電勢等原因

7、：絕緣電阻低、產(chǎn)生熱電勢等第17頁/共123頁10:03 AM185 5、應(yīng)變極限、應(yīng)變極限6 6、電阻值或稱原始電阻值、電阻值或稱原始電阻值7 7、動態(tài)特性、動態(tài)特性測量變化頻率較高的動態(tài)應(yīng)變時考慮。應(yīng)變片反映敏感柵的平均應(yīng)變平均應(yīng)變。 應(yīng)變片傳播速度應(yīng)變片傳播速度V=V=聲波聲波，sm/5000鋼材第18頁/共123頁10:03 AM191).1).階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)階躍應(yīng)變階躍應(yīng)變應(yīng)變柵長度應(yīng)變柵長度應(yīng)變波傳播速度應(yīng)變波傳播速度上升時間上升時間實(shí)際響應(yīng)曲線實(shí)際響應(yīng)曲線0.8rltv第19頁/共123頁10:03 AM202).2).正弦應(yīng)變波變化正弦應(yīng)變波變化設(shè)：在應(yīng)變片任意位置上設(shè)：在應(yīng)

8、變片任意位置上x x，通過的應(yīng)變波為：，通過的應(yīng)變波為：x2sin0第20頁/共123頁10:03 AM21122102sinxxdxxxxp則基長則基長l l的平均應(yīng)變的平均應(yīng)變: :1202cos2cos2xxl若測出的是平均應(yīng)變的最大值若測出的是平均應(yīng)變的最大值: :242421lXlXllpsin:0則第21頁/共123頁10:03 AM22相對誤差相對誤差:%1001sin%10000llp(%)lln 誤差 與n有關(guān)，n越大， 越小一般取2010 nl%4 . 06 . 1則第22頁/共123頁10:03 AM23四、溫度誤差及補(bǔ)償四、溫度誤差及補(bǔ)償1 1、溫度誤差：、溫度誤差：1

9、)1)敏感柵的金屬絲電阻本身隨溫度變化敏感柵的金屬絲電阻本身隨溫度變化tRRtRRRRtRRtttt1CtC001溫度變化量電阻絲電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)的影響電阻溫度系數(shù)的影響和和材料線膨脹系數(shù)材料線膨脹系數(shù)的影響的影響第23頁/共123頁10:03 AM242) 2) 電阻絲材料與受力件材料的線膨脹系數(shù)不同，使電電阻絲材料與受力件材料的線膨脹系數(shù)不同，使電阻相對變化為阻相對變化為：tKRRttcmtcm式中式中m m受力件材料的線膨脹系數(shù)；受力件材料的線膨脹系數(shù)； c c電阻絲材料的線膨脹系數(shù)；電阻絲材料的線膨脹系數(shù)； K K應(yīng)變片靈敏度應(yīng)變片靈敏度總電阻溫度相對誤差：總電阻溫度相對誤差：

10、RRRRRRtttttKcm第24頁/共123頁10:03 AM25應(yīng)變誤差應(yīng)變誤差：tKcm應(yīng)力誤差應(yīng)力誤差：1tmcRRKttKK tmcRREEEtKK第25頁/共123頁10:03 AM26 一試件為鋼材，電阻絲為康銅絲， c=1510-6/, m= 1110-6/，在t=1時， , K=2， ，計算其電阻相對誤差、應(yīng)變誤差、應(yīng)力誤差？）（/10206)/N102024mmE（第26頁/共123頁10:03 AM27通常有通常有應(yīng)變片自補(bǔ)償應(yīng)變片自補(bǔ)償和和線路補(bǔ)償線路補(bǔ)償。2 2、 溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償 （1)1)自補(bǔ)償法自補(bǔ)償法)(cmK設(shè)法?。篟RRRRRtttttKcm0)(cmK則

11、：第27頁/共123頁10:03 AM28(2) (2) 線路補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法: : 電橋補(bǔ)償是最常用且效果較好的線路補(bǔ)償。電橋補(bǔ)償是最常用且效果較好的線路補(bǔ)償。U Uo o= =A A( (R R1 1R R4 4- -R R2 2R R3 3) ) R2243214)(RURRRRUA第28頁/共123頁10:03 AM29R1工作片F(xiàn)R2補(bǔ)償片補(bǔ)償塊1414oUAR R KUK 第29頁/共123頁10:03 AM30既實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)嘗，又實(shí)現(xiàn)了提高靈敏度的作用。既實(shí)現(xiàn)了溫度補(bǔ)嘗，又實(shí)現(xiàn)了提高靈敏度的作用。 RRRRRR21tt2t1RRRRRR Uk412RRU412)RRRR(U41U

12、210R1（拉）R2（壓）F第30頁/共123頁10:03 AM31五、測量電路電阻值的電阻值的變化變化電壓電壓/ /電流的電流的變化變化1 直流電橋直流電橋2 交流電橋交流電橋第31頁/共123頁10:03 AM32R1R2R4R3ACBEDIoRLUo直流電橋直流電橋 當(dāng)當(dāng)R RL L時，電橋輸時，電橋輸出電壓為：出電壓為： 1. 1. 直流電橋平衡條件直流電橋平衡條件（一）直流電橋（一）直流電橋311234oRRUERRRR第32頁/共123頁10:03 AM33當(dāng)電橋平衡時，當(dāng)電橋平衡時，U Uo o=0=0，則，則 R1R4=R2R33124RRRR此式為此式為電橋平衡條件電橋平衡條

13、件，即：，即： 電橋相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等，電橋相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等， 或相對兩臂或相對兩臂電阻的乘積應(yīng)相等電阻的乘積應(yīng)相等。R1R2R4R3ACBEDIoRLUo第33頁/共123頁10:03 AM34 當(dāng)受應(yīng)變時，若應(yīng)變片電阻變化為R，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓Uo0，則電橋不平衡，輸出電壓為 ：2. 2. 電壓靈敏度電壓靈敏度3111411234112344131124113()()11oRRRR RUEERRRRRRRRRRRRRRERRRRRR 第34頁/共123頁10:03 AM35設(shè)橋臂比n=R2/R1，由于R1R1，平衡條件R2/R1=R4/R3， 則： 121(1)

14、oRnUEnR 電橋電壓靈敏度定義為：電橋電壓靈敏度定義為：211(1)oUUnKERnR 第35頁/共123頁10:03 AM363.3. 差動電橋差動電橋R1 R1R4R3ACBEDR2 R2Uo(a)R1 R1ACBEDR2 R2Uo(b)R3 R3R4 R4差動半橋差動半橋 差動全橋差動全橋 第36頁/共123頁10:03 AM37（二）（二） 交流電橋交流電橋Z1UoU(a)Z2Z3Z4R1R2R4R3oUC1C2U(b)交流電橋交流電橋第37頁/共123頁10:03 AM3811112222334411RZj R CRZj R CZRZR C1、C2表示應(yīng)變片引線分布表示應(yīng)變片引線

15、分布電容電容。 可求得交流電橋的平衡條可求得交流電橋的平衡條件為：件為： 2413RRRR2112RCRC第38頁/共123頁10:03 AM39R1R2R4R3ACR5DUoU(a)R1R2R4R3ACR5UoU(b)BBR6R1R2R4R3ACUoU(c)BC1C2C3C4R1R2R4R3ACCUoU( d )BRD交流電橋平衡調(diào)節(jié)交流電橋平衡調(diào)節(jié)第39頁/共123頁10:03 AM40六、六、 應(yīng)變片傳感器的應(yīng)用應(yīng)變片傳感器的應(yīng)用1 1力傳感器力傳感器2 2壓力傳感器壓力傳感器3 3液重傳感器液重傳感器4 4加速度傳感器加速度傳感器第40頁/共123頁10:03 AM41(a)(b)(c

16、)R1R5R2R6R3R7R4R8R1R3R5R7R6R8R2R4(d)UoU1) 1) 圓柱圓柱( (筒筒) )式力傳感器式力傳感器柱式柱式筒式筒式圓柱面展開圖圓柱面展開圖橋路連線圖橋路連線圖第41頁/共123頁10:03 AM42(a)AR1R2Bh(b)MBAFR39.5與柱式相比，應(yīng)力分布變化較大，且有正有負(fù)與柱式相比，應(yīng)力分布變化較大，且有正有負(fù)。結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖2) 2) 環(huán)式力傳感器環(huán)式力傳感器應(yīng)力分布應(yīng)力分布第42頁/共123頁10:03 AM43第43頁/共123頁10:03 AM44第44頁/共123頁10:03 AM45沖床生產(chǎn)記數(shù)和生產(chǎn)過程監(jiān)測。沖床生產(chǎn)記數(shù)和生產(chǎn)過程監(jiān)測。

17、第45頁/共123頁10:03 AM46第46頁/共123頁10:03 AM47將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形，再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。第47頁/共123頁10:03 AM48trxhRpR2R1R4R3rt(a)(b)膜片式壓力傳感器膜片式壓力傳感器應(yīng)變變化圖應(yīng)變變化圖應(yīng)變片粘貼應(yīng)變片粘貼第48頁/共123頁10:03 AM49微 壓 傳 感 器電 阻 應(yīng) 變敏 感 元 件傳 壓 桿感 壓 膜hRLU1R2R4R0R1R3RtUoLRU22R1R4R0RtR3R120()KK QUA第49頁/共123頁10:03 AM50 應(yīng)變式加速度傳感器主要用于物體加速度的測量。 基本工作原理：物

18、體運(yùn)動的加速度與作用在它上面的力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，即a=F/m。 第50頁/共123頁10:03 AM51電阻應(yīng)變式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖電阻應(yīng)變式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖 32141等 強(qiáng) 度 梁 ；2質(zhì) 量 塊 ；3殼 體 ；4電 阻 應(yīng) 變 敏 感 元 體適用適用1060 Hza=F/m第51頁/共123頁10:03 AM52振動式地音入侵探測器振動式地音入侵探測器: : 適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖墻、適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行為均可及時發(fā)現(xiàn)。打洞、爆破等破壞行為均可及時發(fā)現(xiàn)。第52頁/共123頁10:03 AM53橋梁固有頻率測量橋梁固有頻率測量:

19、 :第53頁/共123頁10:03 AM54 壓阻傳感器是利用硅的壓阻效應(yīng)和微電子技術(shù)制成的一種新的物性型傳感器。 壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng) 晶向的表示方法晶向的表示方法 壓阻系數(shù)壓阻系數(shù) 固態(tài)壓阻傳感器固態(tài)壓阻傳感器 測量電橋及溫度補(bǔ)償測量電橋及溫度補(bǔ)償?shù)?4頁/共123頁10:03 AM55壓阻式傳感器分類壓阻式傳感器分類 體型壓力傳感器體型壓力傳感器： 半導(dǎo)體應(yīng)變式半導(dǎo)體應(yīng)變式 固態(tài)壓阻式傳感器固態(tài)壓阻式傳感器（擴(kuò)散型壓阻傳（擴(kuò)散型壓阻傳感器）感器）： 應(yīng)變電阻與硅基片一體化應(yīng)變電阻與硅基片一體化第55頁/共123頁10:03 AM56壓阻式傳感器的特點(diǎn)壓阻式傳感器的特點(diǎn) 靈敏度高靈敏度高: :

20、硅應(yīng)變電阻的靈敏因子比金屬應(yīng)變片高50100倍，故相應(yīng)的傳感器靈敏度很高。因此對接口電路無特殊要求，應(yīng)用成本相應(yīng)較低。 分辨率高分辨率高: :由于它是一種非機(jī)械結(jié)構(gòu)傳感器，因而分辨率極高。 體積小、重量輕、頻率響應(yīng)高體積小、重量輕、頻率響應(yīng)高: :由于芯體采用集成工藝，又無傳動部件，因此體積小，重量輕。小尺寸芯片加上硅極高的彈性系數(shù)，敏感元件的固有頻率很高。在動態(tài)應(yīng)用時，動態(tài)精度高，使用頻帶寬，合理選擇設(shè)計傳感器外型，使用帶寬可以從零頻至100千赫茲。 溫度誤差大溫度誤差大: : 須溫度補(bǔ)償、恒溫使用第56頁/共123頁10:03 AM57 由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，四個應(yīng)變電阻的一致性可做的很高

21、，加之計算機(jī)自動補(bǔ)償技術(shù)的進(jìn)步，目前硅壓阻傳感器的零位與靈敏度溫度系數(shù)硅壓阻傳感器的零位與靈敏度溫度系數(shù)已可達(dá)已可達(dá)1010-5 -5/數(shù)量級數(shù)量級, ,即在壓力傳感器領(lǐng)域已超過溫度系數(shù)小的應(yīng)變式傳感器的水平。第57頁/共123頁10:03 AM58 壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)：當(dāng)固體材料在某一方向承受應(yīng)：當(dāng)固體材料在某一方向承受應(yīng)力時，其力時，其電阻率電阻率（或電阻）發(fā)生變化的現(xiàn)象。（或電阻）發(fā)生變化的現(xiàn)象。 半導(dǎo)體半導(dǎo)體（單晶硅）（單晶硅）材料材料受到外力作用，產(chǎn)生肉眼無法受到外力作用，產(chǎn)生肉眼無法察覺的極微小應(yīng)變，其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級狀態(tài)察覺的極微小應(yīng)變，其原子結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電子能級狀態(tài)發(fā)生變化，

22、從而導(dǎo)致其發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈的變化電阻率劇烈的變化，由其材料，由其材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)叫制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)叫半導(dǎo)半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)體壓阻效應(yīng)。 利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成電路工藝技術(shù)及一些專利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成電路工藝技術(shù)及一些專用特殊工藝，在單晶硅片上，沿特定晶向制成應(yīng)變電用特殊工藝，在單晶硅片上，沿特定晶向制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯頓檢測電橋，并同時利用硅的彈性力學(xué)阻，構(gòu)成惠斯頓檢測電橋，并同時利用硅的彈性力學(xué)特性，在同一硅片上進(jìn)行特殊的機(jī)械加工，制成集特性，在同一硅片上進(jìn)行特殊的機(jī)械加工，制成集應(yīng)應(yīng)力敏感與力電轉(zhuǎn)換力敏感與力電轉(zhuǎn)換于

23、一體的力學(xué)量傳感器，稱為于一體的力學(xué)量傳感器，稱為固態(tài)固態(tài)壓阻傳感器壓阻傳感器。一、壓阻效應(yīng)一、壓阻效應(yīng)第58頁/共123頁10:03 AM59 硅作為一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，已廣泛應(yīng)用于各種半導(dǎo)體器件中。 硅有很好的機(jī)械特性。 硅還具有多種優(yōu)異的傳感特性，如壓阻效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等。 硅既有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，又有良好的電性能，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電器件的集成化。 硅成為一種重要的微機(jī)電系統(tǒng)材料，可作為微傳感器、微執(zhí)行器的基本材料。第59頁/共123頁10:03 AM60slRd Rd ld sRlsd2(12)d Rd ld ldRldl材料阻值變化材料阻值變化：應(yīng)變?yōu)椴此杀龋?第60頁/共123頁10:03

24、 AM61:d引 入 ：（： 為 壓 阻 系 數(shù) ;應(yīng) 力 ）(12)dRR電阻相對變化量：電阻相對變化量：對金屬材料對金屬材料：(12)mdRKR第61頁/共123頁10:03 AM62對半導(dǎo)體材料對半導(dǎo)體材料：sdREKR 式中： 壓阻系數(shù)； E彈性模量； 應(yīng)力； 應(yīng)變。Ed2121ERdR 由于半導(dǎo)體的由于半導(dǎo)體的EE一般可達(dá)一般可達(dá)50-100,50-100,比（比（1+21+2 ）2 2 大幾大幾十倍甚至上百倍，因此引起半導(dǎo)體材料電阻相對變化的十倍甚至上百倍，因此引起半導(dǎo)體材料電阻相對變化的主要原因是壓阻效應(yīng)，所以上式可近似寫成主要原因是壓阻效應(yīng)，所以上式可近似寫成：mmsKKK10

25、050第62頁/共123頁10:03 AM63 晶體是具有多面體形態(tài)的固體，由分子、原子或離子有規(guī)則排列而成。這種多面體的表面由稱為晶面的許多平面圍合而成。晶面與晶面相交的直線稱為晶棱，晶棱的交點(diǎn)稱為晶體的頂點(diǎn)。為了說明晶格點(diǎn)陣的配置和確定晶面的位置，通常引進(jìn)一組對稱軸線，稱為晶軸，用X、Y、Z表示。二、晶向的表示方法二、晶向的表示方法 擴(kuò)散硅壓阻式傳感器的基片是半導(dǎo)體單晶硅。單晶硅是各向異性材料，取向不同其特性不一樣。而取向是用晶向表示的，所謂晶向就是晶面的法線方向。第63頁/共123頁10:03 AM64 C ZOBAXY11晶體晶面的截距表示晶體晶面的截距表示 硅為立方晶體結(jié)構(gòu)硅為立方晶

26、體結(jié)構(gòu)，就取立方晶體的三個相鄰，就取立方晶體的三個相鄰邊為邊為X X、Y Y、Z Z。在晶軸在晶軸X X、Y Y、Z Z上取與所有晶軸相上取與所有晶軸相交的某晶面為交的某晶面為單位晶面單位晶面，如圖所示。，如圖所示。 此此晶面晶面與坐標(biāo)軸上的截距為與坐標(biāo)軸上的截距為OAOA、OBOB、OCOC。已知某晶。已知某晶面在面在X X、Y Y、Z Z軸上的截距為軸上的截距為OAxOAx、OByOBy、OCzOCz，它們與，它們與單位晶面在坐標(biāo)軸截距的比可寫成：單位晶面在坐標(biāo)軸截距的比可寫成：第64頁/共123頁10:03 AM65 式中，式中，p p、q q、r r為沒有公約數(shù)為沒有公約數(shù)(1(1除外

27、除外) )的簡單整數(shù)。為了方的簡單整數(shù)。為了方便取其倒數(shù)得：便取其倒數(shù)得：式中，式中，h h、k k、l l也為沒有公約數(shù)（也為沒有公約數(shù)（1 1除外）的簡單整數(shù)除外）的簡單整數(shù)。依。依據(jù)上述關(guān)系式，可以看出截距據(jù)上述關(guān)系式，可以看出截距OAOAx x、OBOBy y、OCOCz z的晶面，能用的晶面，能用三個簡單整數(shù)三個簡單整數(shù)h h、k k、l l來表示來表示。h、k、l稱為密勒指數(shù)。rqpOCOCOBOBOAOAzyx:1 1 1: : :xyzOA OBOCh k lOA OBOCp q r第65頁/共123頁10:03 AM66 而而晶向晶向是晶面的法線方向，根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，是晶面的

28、法線方向，根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，晶面晶面符符號為號為( (hklhkl) )，晶面全集晶面全集符號為符號為 hklhkl ，晶向晶向符號為符號為 hklhkl ，晶向晶向全集全集符號為符號為hklhkl。晶面所截的線段對于。晶面所截的線段對于X X軸，軸，O O點(diǎn)之前點(diǎn)之前為正，為正，O O點(diǎn)之后為負(fù)；對于點(diǎn)之后為負(fù)；對于Y Y軸，軸，O O點(diǎn)右邊為正，點(diǎn)右邊為正，O O點(diǎn)左邊點(diǎn)左邊為負(fù)；對于為負(fù)；對于Z Z軸，在軸，在O O點(diǎn)之上為正，點(diǎn)之上為正，O O點(diǎn)之下為負(fù)。點(diǎn)之下為負(fù)。 C ZOBAXY11第66頁/共123頁10:03 AM67依據(jù)上述規(guī)定的晶體符號的表示方法，可用來分析立方依據(jù)上述規(guī)定

29、的晶體符號的表示方法，可用來分析立方晶體中的晶面、晶向。晶體中的晶面、晶向。(110)110100(100)(111)111001100010110100001ZYX單晶硅內(nèi)幾種不同晶向與晶面（b）（a）v 對立方晶系（對立方晶系（x=y=z,xyz),x=y=z,xyz),面指數(shù)為（面指數(shù)為（hkl)hkl)的的晶面與密勒指數(shù)為晶面與密勒指數(shù)為hklhkl的晶向彼此垂直。的晶向彼此垂直。第67頁/共123頁10:03 AM68例：111111111v 晶向、晶面、晶面族分別為：v 晶向、晶面、晶面族分別為：xy111zzxy4-2-2 122122122第68頁/共123頁10:03 AM6

30、9判斷兩晶面垂直v兩晶向兩晶向Ah1k1l1 與與Bh2k2l2:212121llkkhhBA垂直0212121llkkhhBA不垂直0212121llkkhhBA第69頁/共123頁10:03 AM70 對于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同對于同一單晶，不同晶面上原子的分布不同。如硅單晶。如硅單晶中，中，(1 1 1)(1 1 1)晶面上的原子密度最大，晶面上的原子密度最大，(1 0 0)(1 0 0)晶面上原子密度晶面上原子密度最小。各晶面上的原子密度不同，所表現(xiàn)出的性質(zhì)也不同，最小。各晶面上的原子密度不同，所表現(xiàn)出的性質(zhì)也不同，如如(1 1 1)(1 1 1)晶面的化學(xué)腐蝕速率為各向同

31、性，而晶面的化學(xué)腐蝕速率為各向同性，而(1 0 0)(1 0 0)晶面上晶面上的化學(xué)腐蝕速率為各向異性。的化學(xué)腐蝕速率為各向異性。 單晶硅是各向異性的材料單晶硅是各向異性的材料，取向不同，則壓阻效應(yīng)也，取向不同，則壓阻效應(yīng)也不同。硅壓阻傳感器的芯片，就是選擇壓阻效應(yīng)最大的晶不同。硅壓阻傳感器的芯片，就是選擇壓阻效應(yīng)最大的晶向來布置電阻條的。同時利用硅晶體各向異性、腐蝕速率向來布置電阻條的。同時利用硅晶體各向異性、腐蝕速率不同的特性，采用腐蝕工藝來制造硅的壓阻芯片。不同的特性，采用腐蝕工藝來制造硅的壓阻芯片。第70頁/共123頁10:03 AM71三、壓阻系數(shù)三、壓阻系數(shù)1 1、單晶硅的壓阻系數(shù)

32、、單晶硅的壓阻系數(shù)d654321,654321,v六個獨(dú)立的應(yīng)力分量：v六個獨(dú)立的電阻率的變化率：半導(dǎo)體電阻的相對變化近似等于電阻率的相對變化，而電阻率的相對變化與應(yīng)力成正比，二者的比例系數(shù)就是壓阻系數(shù)。壓阻系數(shù)第71頁/共123頁10:03 AM72電阻率的變化與應(yīng)力分量之間的關(guān)系電阻率的變化與應(yīng)力分量之間的關(guān)系: :654321666564636261565554535251464544434241363534333231262524232221161514131211654321第72頁/共123頁10:03 AM73分析分析: : 剪切應(yīng)力不可能產(chǎn)生正向壓阻效應(yīng) 正向應(yīng)力不可能產(chǎn)生剪切

33、壓阻效應(yīng) 剪切應(yīng)力只能在剪切應(yīng)力平面內(nèi)產(chǎn)生壓阻效應(yīng) 剪切壓阻系數(shù)相等 正向壓阻系數(shù)相等 橫向壓阻系數(shù)相等111212121112121211444444000000000000000000000000441211、分別為縱向、橫向和剪切方向的壓阻系數(shù)第73頁/共123頁10:03 AM74 對P型硅( (摻雜三價元素）： 11、 120，只考慮44 ： 對N型硅( (摻雜五價元素） ： 44 0 ， 12 -1/211 ，壓阻系數(shù)（壓阻系數(shù)（10-11m2/N）第74頁/共123頁10:03 AM75pQ2 2、任意方向（、任意方向（P P方向）電阻變化方向）電阻變化/123I/dRR v：

34、縱向應(yīng)力縱向應(yīng)力v ：橫向應(yīng)力：橫向應(yīng)力v：縱向壓阻系數(shù)縱向壓阻系數(shù)v : 橫向壓阻系數(shù)橫向壓阻系數(shù)第75頁/共123頁10:03 AM76將各個壓阻系數(shù)向?qū)⒏鱾€壓阻系數(shù)向P P、Q Q方向投影方向投影: :)( 221212121212144121111/nlnmml)(22212221222144121112nnmmll 已知：已知：v(l1,m1,n1):P方向余弦方向余弦v(l2,m2,n2):Q方向余弦方向余弦第76頁/共123頁10:03 AM77關(guān)于方向余弦關(guān)于方向余弦cos222zyxxlcos222zyxzncos222zyxym某晶向某晶向xyz(x,y,zxyz(x,y,

35、z是密勒指數(shù)）的方向余弦為是密勒指數(shù)）的方向余弦為：第77頁/共123頁10:03 AM78 例1：計算（100）晶面內(nèi)011晶向的縱向與橫向壓阻系數(shù)。v（100） 晶面內(nèi)晶面內(nèi) 011 晶向的橫向?yàn)榫虻臋M向?yàn)?011 晶向晶向yxzv設(shè)設(shè)011與與011晶向的方向余弦分別為：晶向的方向余弦分別為： l1、m1、n1, l2、m2、n2第78頁/共123頁10:03 AM7901l21111221m21111221n02l211) 1(1222m211) 1(1222n)(212121)(244121144121111/)(21)21212121)(44121144121112)( 2212

36、12121212144121111/nlnmml)(22212221222144121112nnmmll第79頁/共123頁10:03 AM801112/444401122P 對 型硅：441211/111110,21144N 對 型硅：第80頁/共123頁10:03 AM81 例2：計算（110）晶面內(nèi)110晶向的縱向與橫向壓阻系數(shù)。v設(shè)（設(shè)（110110）晶面內(nèi)晶向的一般形式為）晶面內(nèi)晶向的一般形式為hkl,hkl,則：則：0011lkhkhv?。ㄈ。?10）晶面內(nèi)）晶面內(nèi) 110 晶向的橫向?yàn)榫虻臋M向?yàn)?001lhh一般形式為：第81頁/共123頁10:03 AM82v設(shè)設(shè) 110 與

37、與 001 晶向的方向余弦分別為：晶向的方向余弦分別為：l1、m1、n1, l2、m2、n201n21) 1(11221l21) 1(11221m02l02m12n第82頁/共123頁10:03 AM83)(212121)(244121144121111/12441211120)(02144/型硅：對P1111/2141型硅：對N第83頁/共123頁10:03 AM843 3、影響壓阻系數(shù)的因素、影響壓阻系數(shù)的因素 擴(kuò)散電阻的擴(kuò)散電阻的表面雜質(zhì)濃度表面雜質(zhì)濃度和和溫度溫度。120140100806040201018101910201021表面雜質(zhì)濃度NS /cm-3P型Si(44)N型Si(-

38、11) 11或 44 / 10-11m2/NT=24壓阻系數(shù)與表面雜質(zhì)濃度NS的關(guān)系v擴(kuò)散雜質(zhì)濃度增加，壓阻系數(shù)都要減小擴(kuò)散雜質(zhì)濃度增加，壓阻系數(shù)都要減小第84頁/共123頁10:03 AM85解釋：解釋：1nevn：載流子濃度：載流子濃度ve：載流子所帶電荷：載流子所帶電荷v ：載流子遷移率：載流子遷移率v ：電阻率：電阻率vNs雜質(zhì)原子數(shù)多雜質(zhì)原子數(shù)多載流子多載流子多 nv雜質(zhì)濃度雜質(zhì)濃度Ns n在應(yīng)力作用下在應(yīng)力作用下的變化更小的變化更小 / 第85頁/共123頁10:03 AM86v表面雜質(zhì)濃度低時，溫度增加壓阻系數(shù)下降快表面雜質(zhì)濃度低時，溫度增加壓阻系數(shù)下降快v表面雜質(zhì)濃度高時，溫度

39、增加壓阻系數(shù)下降慢表面雜質(zhì)濃度高時，溫度增加壓阻系數(shù)下降慢第86頁/共123頁10:03 AM87en1解釋：vT載流子獲得的動能載流子獲得的動能運(yùn)動亂運(yùn)動亂 / Ns大，大， 變化較小變化較小 變化小變化小Ns小，小， 變化大變化大 變化大變化大 Ns大：受溫度影響小高濃度擴(kuò)散，使p-n結(jié)擊穿電壓絕緣電阻 漏電漂移性能不穩(wěn)定第87頁/共123頁10:03 AM88 固態(tài)壓阻壓力傳感器，誕生于六十年代末期。它較之傳統(tǒng)的膜合力平衡式、變電感式、變電容式、金屬應(yīng)變片式及半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器技術(shù)上先進(jìn)得多，目目前仍是壓力測量領(lǐng)域最新一代傳感器前仍是壓力測量領(lǐng)域最新一代傳感器。 由于各自的特點(diǎn)及局限性

40、，它雖然不能全面取代上述各種力學(xué)量傳感器，但是，從八十年代中期以后，在傳感器市場上，它已是壓力傳感器中的重要品種，并并與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的國際市場與壓電式幾乎平分了加速度傳感器的國際市場。 目前，在以大規(guī)模集成電路技術(shù)和計算機(jī)軟件技術(shù)介入為特色的智能傳感器技術(shù)智能傳感器技術(shù)中，由于它能做成單片式多功能復(fù)合敏感元件來構(gòu)成智能傳感器，因此最受矚目。四、固態(tài)壓阻器件四、固態(tài)壓阻器件第88頁/共123頁10:03 AM89 利用固體擴(kuò)散技術(shù)，將P型雜質(zhì)擴(kuò)散到一片N型硅底層上，形成一層極薄的導(dǎo)電P型層，裝上引線接點(diǎn)后，即形成擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變片。若在圓形硅膜片上擴(kuò)散出四個P型電阻，構(gòu)成惠斯通電

41、橋的四個臂，這樣的敏感器件通常稱為固態(tài)壓阻器件，如圖所示。1 N-Si膜片 2 P-Si導(dǎo)電層 3粘貼劑 4硅底座 5引壓管 6Si 保護(hù)膜 7 引線 1、固態(tài)壓阻器件的結(jié)構(gòu)原理、固態(tài)壓阻器件的結(jié)構(gòu)原理第89頁/共123頁10:03 AM90 當(dāng)硅單晶在任意晶向受到縱向和橫向應(yīng)力作用時，如當(dāng)硅單晶在任意晶向受到縱向和橫向應(yīng)力作用時，如圖圖 (a)(a)所示，其阻值的相對變化為：所示，其阻值的相對變化為： 式中式中 l l縱向應(yīng)力；縱向應(yīng)力； t t橫向應(yīng)力；橫向應(yīng)力； l l縱向壓阻系數(shù)；縱向壓阻系數(shù)； t t橫向壓阻系數(shù)。橫向壓阻系數(shù)。力敏電阻受力情況示意圖llttRR （a）0011000

42、10llttR第90頁/共123頁10:03 AM91 在硅膜片上，根據(jù)在硅膜片上，根據(jù)P P型電阻的擴(kuò)散方向不同可分型電阻的擴(kuò)散方向不同可分為為徑向電阻徑向電阻和和切向電阻切向電阻，如圖，如圖 (b)(b)所示。擴(kuò)散電阻的所示。擴(kuò)散電阻的長邊平行于膜片半徑時為長邊平行于膜片半徑時為徑向電阻徑向電阻R Rr r；垂直于膜片半；垂直于膜片半徑時為徑時為切向電阻切向電阻R Rt t。當(dāng)圓形硅膜片半徑比。當(dāng)圓形硅膜片半徑比P P型電阻的幾型電阻的幾何尺寸大得多時，其電阻相對變化可分別表示如下：何尺寸大得多時，其電阻相對變化可分別表示如下： ttrlrRRrttltRR trlrttltRrRt（b）

43、llttRR 第91頁/共123頁10:03 AM92 若圓形硅膜片周邊固定，在均布壓力的作用下，當(dāng)若圓形硅膜片周邊固定，在均布壓力的作用下，當(dāng)膜片位移遠(yuǎn)小于膜片厚度時，其膜片的應(yīng)力分布為：膜片位移遠(yuǎn)小于膜片厚度時，其膜片的應(yīng)力分布為： 式中式中r r、x x、h h膜片的膜片的有效半徑有效半徑、計算點(diǎn)半徑計算點(diǎn)半徑、厚度厚度（m m）；）；泊松系數(shù)，硅取泊松系數(shù)，硅取=0.35=0.35；P P壓力（壓力（PaPa）。）。2223138rPrxh222311 38tPrxh第92頁/共123頁10:03 AM93trrttr3P4rh23P4rh23P(1+)8rh2平膜片的應(yīng)力分布圖根據(jù)上

44、兩式作出曲線就可得圓形平膜片上各點(diǎn)的應(yīng)力分布圖。根據(jù)上兩式作出曲線就可得圓形平膜片上各點(diǎn)的應(yīng)力分布圖。x x=0.635=0.635r r時時，r r=0=0；x x0.63500，即為拉應(yīng)力；，即為拉應(yīng)力；x x0.6350.635r r時時，r r00，即為壓應(yīng)力。，即為壓應(yīng)力。x x=0.812=0.812r r時時，t t=0=0，僅有，僅有r r存在，且存在，且r r00，即為壓應(yīng)力。，即為壓應(yīng)力。00.51第93頁/共123頁10:03 AM94方案一方案一：既利用縱向壓阻效應(yīng)又利用橫向：既利用縱向壓阻效應(yīng)又利用橫向壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng) 在001晶向的N型硅膜片上，沿110與110兩晶

45、向擴(kuò)散四個P型電阻條xyz第94頁/共123頁10:03 AM95trrRR /11/rttRR /11/110110第95頁/共123頁10:03 AM96 1、在110晶向：擴(kuò)散兩個徑向P型電阻222 22 2/44111 1112()l mm nl n11111022lmn/44122 22222441 21212()l lm mn n22211022lmn4412第96頁/共123頁10:03 AM972、在110晶向：擴(kuò)散兩個切向P型電阻222222/441111112()l mm nl n02121111nml/441202121222nml4412 2 22222441 2121

46、2()l lm mn n 第97頁/共123頁10:03 AM98所以所以：24444213()(1)28rtrRprRh 24444213()(1)28rttRprRh trRRRR 第98頁/共123頁10:03 AM99rRR tRR RRr電阻變化與電阻變化與r的關(guān)系：的關(guān)系：第99頁/共123頁10:03 AM100如：擴(kuò)散在0.812r處，此時t=0rrrRR44/21 trRRRR rrtRR4421 第100頁/共123頁10:03 AM101方案二：只利用縱向壓阻效應(yīng) 在在110110晶向的晶向的N N型硅膜片上，沿型硅膜片上，沿110110晶向晶向在在0.635r0.635

47、r之內(nèi)與之外各擴(kuò)散兩個之內(nèi)與之外各擴(kuò)散兩個P P型電阻條，型電阻條，110110的橫向?yàn)榈臋M向?yàn)?01001。110001R1R2R3R4第101頁/共123頁10:03 AM10202121111nml44/21100222nml0rRR44/21 110方向方向余弦：方向方向余弦：001方向方向余弦：方向方向余弦：第102頁/共123頁10:03 AM103由于在由于在0.6350.635r r半徑之內(nèi)半徑之內(nèi)r r為正值，在為正值，在0.6350.635r r半徑之半徑之外外r r負(fù)值，內(nèi)、外電阻值的變化率應(yīng)為負(fù)值，內(nèi)、外電阻值的變化率應(yīng)為4412riiRR 4412rooRR riro

48、iRRoRR riroioRRRR 即可組成差動電橋。式中式中 、 內(nèi)、外電阻所受徑向應(yīng)力的平均值內(nèi)、外電阻所受徑向應(yīng)力的平均值內(nèi)外電阻的相對變化。內(nèi)外電阻的相對變化。設(shè)計時，適當(dāng)安排電阻的位置，可以使得設(shè)計時，適當(dāng)安排電阻的位置，可以使得:=于是有于是有第103頁/共123頁10:03 AM1041 1、恒壓源供電、恒壓源供電 擴(kuò)散電阻起始阻值都為擴(kuò)散電阻起始阻值都為R R，當(dāng)有應(yīng)力作用，當(dāng)有應(yīng)力作用時，兩個電阻阻值增加，兩個減小；溫度變時，兩個電阻阻值增加，兩個減小；溫度變化引起的阻值變化為化引起的阻值變化為R Rt t：R1+ R1R2 - R2UoutR3- R3R4+ R4 五、測量

49、橋路及溫度補(bǔ)償?shù)?04頁/共123頁10:03 AM105電橋輸出為： ()()itoutttitttU RRRURRRRRRU RRRRRRRRR outitRUURR 當(dāng)當(dāng)R Rt t=0=0時時：outiRUURvR Rt t00時，時，U Uoutout=f(=f(t)t)是非線性關(guān)系，恒壓源供電不是非線性關(guān)系，恒壓源供電不能消除溫度影響。能消除溫度影響。第105頁/共123頁10:03 AM1062、恒流源供電)(2tADCABCRRRRIIIADCABC21R1+ R1R2 - R2UoutR3- R3R4+ R4ABCD第106頁/共123頁10:03 AM107outUIRou

50、tUR 11()()22outttUI RRRI RRR 可見，可見，電橋輸出與電阻變化成正比電橋輸出與電阻變化成正比，即與被，即與被測量成正比測量成正比，與恒流源電流成正比與恒流源電流成正比，即與恒流源，即與恒流源電流大小和精度有關(guān)。但電流大小和精度有關(guān)。但與溫度無關(guān)與溫度無關(guān)，因此不受，因此不受溫度的影響。但是，壓阻器件本身受到溫度影響溫度的影響。但是，壓阻器件本身受到溫度影響后，要產(chǎn)生零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂移，因后，要產(chǎn)生零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂移，因此必須采取溫度補(bǔ)償措施。此必須采取溫度補(bǔ)償措施。第107頁/共123頁10:03 AM1083. 3. 零點(diǎn)溫度補(bǔ)償零點(diǎn)溫度補(bǔ)償 零

51、點(diǎn)溫度漂移是由于零點(diǎn)溫度漂移是由于四個擴(kuò)散電阻的阻值及其溫度四個擴(kuò)散電阻的阻值及其溫度系數(shù)不一致造成的系數(shù)不一致造成的。一般用串、并聯(lián)電阻法補(bǔ)償，如圖。一般用串、并聯(lián)電阻法補(bǔ)償，如圖所示。其中，所示。其中，R RS S是串聯(lián)電阻；是串聯(lián)電阻；R RP P是并聯(lián)電阻。是并聯(lián)電阻。串聯(lián)電阻串聯(lián)電阻主要起調(diào)零作用主要起調(diào)零作用；并聯(lián)電阻主要起補(bǔ)償作用并聯(lián)電阻主要起補(bǔ)償作用。補(bǔ)償原理。補(bǔ)償原理如下：如下： R2R4R1R3USC溫度漂移的補(bǔ)償RpBCDARSEDi第108頁/共123頁10:03 AM109 由于零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致由于零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致B B、D D兩點(diǎn)電位不等，譬如，兩點(diǎn)電位不等，譬如，當(dāng)溫

52、當(dāng)溫度升高時度升高時，R R2 2的增加比較大，使的增加比較大，使D D點(diǎn)電位低于點(diǎn)電位低于B B點(diǎn)，點(diǎn)，B B、D D兩兩點(diǎn)的電位差即為零位漂移。要消除點(diǎn)的電位差即為零位漂移。要消除B B、D D兩點(diǎn)的電位差，最兩點(diǎn)的電位差，最簡單的辦法是在簡單的辦法是在R R2 2上并聯(lián)一個溫度系數(shù)為負(fù)、阻值較大的上并聯(lián)一個溫度系數(shù)為負(fù)、阻值較大的電阻電阻R RP P，用來約束，用來約束R R2 2的變化。這樣，當(dāng)溫度變化時，可減的變化。這樣，當(dāng)溫度變化時，可減小小B B、D D點(diǎn)之間的電位差，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。?dāng)然，如在點(diǎn)之間的電位差，以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹．?dāng)然，如在R R3 3上并聯(lián)一個溫度系數(shù)為正、阻值

53、較大的電阻進(jìn)行補(bǔ)償，上并聯(lián)一個溫度系數(shù)為正、阻值較大的電阻進(jìn)行補(bǔ)償，作用是一樣的。作用是一樣的。 R2R4R1R3USC溫度漂移的補(bǔ)償RpBCDARSEDi第109頁/共123頁10:03 AM110下面給出計算下面給出計算R RS S、R RP P的方法。的方法。 設(shè)設(shè)R R1 1 、R R2 2 、R R3 3 、R R4 4 與與R R11、R R22、R R33、R R44為四為四個橋臂電阻在低溫和高溫下的實(shí)測數(shù)據(jù)，個橋臂電阻在低溫和高溫下的實(shí)測數(shù)據(jù)，R RS S、R RP P與與R RS S、R RS S分別為分別為R RS S、R RP P在低溫與高溫下的欲求數(shù)值。在低溫與高溫下的

54、欲求數(shù)值。 根據(jù)低溫與高溫下根據(jù)低溫與高溫下B B、D D兩點(diǎn)的電位應(yīng)該相等的條件，兩點(diǎn)的電位應(yīng)該相等的條件，得：得：21234PSPR RRRRRRR 21234PSPR RRRRRRR 設(shè)設(shè)R RS S、R RP P的溫度系數(shù)的溫度系數(shù)、為已知，則得為已知，則得TRRSS 1TRRPP 1計算出計算出R RS S、R RP P后，那么，選擇該溫度系數(shù)的電阻接入橋路，后，那么，選擇該溫度系數(shù)的電阻接入橋路，便可起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩１憧善鸬綔囟妊a(bǔ)償?shù)淖饔?。?10頁/共123頁10:03 AM1113 3、靈敏度溫度漂移、靈敏度溫度漂移v漂移的原因：壓阻系數(shù)隨溫度變化引起漂移的原因：壓阻系數(shù)隨

55、溫度變化引起溫度溫度T44 溫度升高時，壓阻系數(shù)變小溫度升高時，壓阻系數(shù)變?。粶囟冉档蜁r，壓阻系數(shù)；溫度降低時，壓阻系數(shù)變大，說明傳感器的變大，說明傳感器的靈敏度系數(shù)為負(fù)值靈敏度系數(shù)為負(fù)值。第111頁/共123頁10:03 AM112補(bǔ)償方法：改變電源流電壓的方法補(bǔ)償方法：改變電源流電壓的方法inoutRUURinoutoutRTURUUinoutoutRTURUU第112頁/共123頁10:03 AM113 因?yàn)橐驗(yàn)槎O管二極管PNPN結(jié)的溫度特性為負(fù)值，溫度每升高結(jié)的溫度特性為負(fù)值，溫度每升高11時時，正向壓降約減小，正向壓降約減小(1.9(1.92.5)mV2.5)mV。將適當(dāng)數(shù)量的二極管串。將適當(dāng)數(shù)量的二極管串聯(lián)在電橋的電源回路中，見圖。電源采用恒壓源，當(dāng)溫度聯(lián)在電橋的電源回路中，見圖。電源采用恒壓源，當(dāng)溫度升高時，二極管的正向壓降減小，于是電橋的橋壓增加，升高時，二極管的正向壓降減小，于是電橋的橋壓增加，使其輸出增大。只要計算出所需二極管的個數(shù)，將其串入使其輸出增