试验二扩散硅压阻式传感器模块d1

实验二扩散硅压阻式压力传感器实验模块2.1 实验目的：实验 2.1.1 ：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。工作原理：是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。压阻式传感器用于压力、拉力、 压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、 加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。转换原理：在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，，形成 4 个阻值相等的电阻条。并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。平时敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。压阻效应: 当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形, 使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50 ～ 100 倍。实验 2.1.2 ：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。2.2 实验设备和元件：2.2.1 实验设备：实验台所属各分离单元和导线若干。2.2.2 其他设备： 2 号扩散压阻式压力传感器实验模块，14 号交直流，全桥，测量，差动放大实验模块，数显单元20V，直流稳压源 +5V， +_12V电源。2.3 实验内容：2.3.1扩散压阻式压力传感器一般介绍：单晶硅材料在受到外力作用产生极微小应变时（一般步于400 微应变），其内部原子结构的电子能级状态会发生变化，从而导致其电阻率剧烈变化（G 因子突变）。用此材料制成的电阻也就出现极大变化，这种物理效应称为压阻效应 。利用压阻效应原理，采用集成工艺技术经过掺杂、扩散，沿单晶硅片上的特点晶向，制成应变电阻，构成惠斯凳电桥，利用硅材料的弹性力学特性，在同一切硅材料上进行各向异性微加工，就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。给传感器匹配一放大电路及相关部...