压阻式压力传感器

半导体应变式传感器又称为压阻式传感器。压阻式传感器早期就是将半导体应变片粘贴在弹性敏感元件上制成的。20世纪70年代以后，随着材料工艺的发展，开始出现了将周边固定的力敏电阻与硅膜组合在一起的一体化扩散硅型压阻式传感器，一体式压阻传感器克服了应变片需要进行粘贴而带来的机械滞后、变形以及固有频率较低的缺点，具有动态响应性能好、体积小、精度和灵敏度高、没有机械滞后、耐腐蚀等优点，主要缺点在于制作工艺复杂，温度系数较大和非线性误差较大。

固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料（单晶硅）的压阻效应原理制成的传感器，它是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。硅膜片上的扩散电阻通常构成桥式测量电路，相对的桥臂电阻是对称布置的，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。

压阻式压力传感器广泛用于工业、航天航空、生物、医学、军事等领域的静动态压力测量。图5．61为一种压阻式压力传感器的结构示意图，硅膜片在圆形硅杯的底部，其两边有两个压力腔，分别输入被测差压或被测压力与参考压力。高压腔接被测压力，低压腔与大气连通或接参考压力。膜片上的两对电阻中，一对位于受压应力区，另一对位于受拉应力区。当压力差使膜片变形，膜片上的两对电阻阻值发生变化，使电桥输出相应压力变化的信号。为了补偿温度效应的影响，一般还可在膜片上沿对压力不敏感的晶向生成一个电阻，该电阻只感受温度变化，可接入桥路作为温度补偿电阻，以提高测量精度。

压阻式压力传感器的特点是灵敏度高，频率响应高；测量范围宽，可测量低至10Pa的微压和到高至60MPa的高压；精度高，工作可靠，其精度可达±0．02%；易于微小型化，目前已可生产出直径为0．25mm的压阻式压力传感器；没有运动部件，耐冲击和腐蚀。

图5．61 压阻式压力传感器