压阻式传感器基本工作原理及其相关知识
| 压阻式传感器结构 |
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1. 基本工作原理
半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。实际上，任何材料都不同程度地呈现压阻效应，但半导体材料的这种效应特别强。
公式推导
电阻应变效应的分析公式也适用于半导体电阻材料，故仍可用式(9.6)来表达。对于金属材料来说，
比较小，但对于半导体材料，
，即因机械变形引起的电阻变化可以忽略，电阻的变化率主要是由引起的，即
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(9.9)
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由半导体理论可知：
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(9.10)
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式中
πL—沿某晶向L的压阻系数；
σ—沿某晶向L的应力；
E—半导体材料的弹性模量。
则半导体材料的灵敏系数K0为
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(9.11)
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对于半导体硅，πL=(90～80)×10-11m2/N，E=1.67×1011N/m2，则k0=πLE＝50～100。显然半导体电阻材料的灵敏系数比金属丝的要高50～70倍。
对于半导体硅，πL=(40～80)×10-11m2/N，E=1.67×1011N/m2，则k0=πLE＝50～100。显然半导体电阻材料的灵敏系数比金属丝的要高50～70倍。
最常用的半导体电阻材料有硅和锗，掺入杂质可形成P型或N型半导体。由于半导体(如单晶硅)是各向异性材料，因此它的压阻效应不仅与掺杂浓度、温度和材料类型有关，还与晶向有关(即对晶体的不同方向上施加力时，其电阻的变化方式不同)。
2. 压阻式传感器类型与特点
压阻式传感器有两种类型：半导体应变式传感器、固态压阻式传感器。
压阻式传感器的特点
压阻式传感器的特点
压阻式传感器的优点是:
灵敏度非常高，有时传感器的输出不需放大可直接用于测量；
分辨率高，例如测量压力时可测出10～20Pa的微压；
测量元件的有效面积可做得很小，故频率响应高；
可测量低频加速度和直线加速度。
最大的缺点是温度误差大，故需温度补偿或恒温条件下使用
