擴散硅壓力傳感器的原理及應用

擴散硅壓力傳感器我們大多數人聽這個名稱應該感到很陌生，其實壓力傳感器是一種可以用于鋼鐵、化工等領域對壓力進行測量，與壓力調節儀配套使用可實現壓力自動控制。

擴散硅壓力傳感器原理

擴散硅壓力傳感器是利用壓阻效應原理，采用集成工藝技術經過摻雜、擴散，沿單晶硅片上的特點晶向，制成應變電阻，構成惠斯通電橋。利用硅材料的彈性力學特性，在同一切硅材料上進行各向異性微加工，就制成了一個集力敏與力電轉換檢測于一體的擴散硅傳感器。

擴散硅壓力傳感器的特點

1、適合制作小量程的傳感器

硅芯片的這種力敏電阻的壓阻效應在零點附近的低量程段無死區，制作壓力傳感器的量程可小到幾個kPa。

2、輸出靈敏度高

硅應變電阻的靈敏因子比金屬應變計高50～100倍，故相應的傳感器的靈敏度就很高，一般量程輸出為100mv左右。因此對接口電路無特殊要求，使用比較方便。

3、精度高

由于傳感器的感受、敏感轉換和檢測三部分由同一個元件實現，沒有中間轉換環節，重復性和遲滯誤差較小。由于單晶硅本身剛度很大，變形很小，保證了良好的線性。

4、由于工作單性形變低至微應變數量級，彈性芯片最大位移在亞微米數量級，因而無磨損，無疲勞，無老化，壽命長達1×103壓力循環，性能穩定，可靠性高。

5、由于硅的優良化學防腐性能，即使是非隔離型的擴散硅壓力傳感器，也有相當程度的適應各種介質的能力。

6、由于芯片采用集成工藝，又無傳動部件，因此體積小，重量輕。

擴散硅壓力傳感器使用注意事項

1、溫度補償，擴散硅式壓力傳感器是半導體，半導體具有很強的溫度特性，沒有溫度補償，測量誤差可能會比較大。

2、擴散硅式壓力傳感器傳感膜片只有幾十絲米厚，千萬不能觸碰。

3、供電電壓要穩定，傳感器內部實際就是一個電橋，供電電壓波動會引起橋路輸出變化，影響測量精度。

4、要在額定電壓內使用，過壓會導致傳感器損壞。

5、輸出端不要短路。

擴散硅壓力傳感器選型

1、傳感器、變送器的選型：用戶根據自己所測壓力的性質，首先應確定選擇表壓（相對于當地大氣壓）、差壓、絕對壓力或負壓品種。如果測量液位，還要確定液位上方是自由大氣壓還是密封容器壓力。如果測量密封承壓容器內的液位就應該選用差壓產品。

2、產品量程的確定：從產品絕對安全考慮，一般選擇使工作壓力值在標準量程值的60%-80%為宜，整個測量系統中可能出現的異常情況所導致的過載壓力不得超過產品允許的最大過載。測量動態管路液體壓力時，還應考慮液錘、氣錘效應、沖擊壓力，適當增大產品載量。

3、產品精度選擇：用戶可依據所檢測工況要求各項和某單項參數精度指標，以便用適用的精度要求。產品給出的三項精度指標是采用國際最小二乘法或端基平移法計算的。選用傳感器時。精度等級確定應根據測量系統分配發給傳感器的最大誤差選項取。有時還應考慮零位時漂、零位和滿度溫度系數帶入的附加誤差。

4、選擇產品的使用溫度范圍：變送器在組裝了電路后又進行了綜合溫度補償，對于使用溫度范圍寬而又要求總精度高的用戶，還可在二次儀表數據處理中采用軟件執行溫度誤差修正。超過補償區使用，溫度系數指標可能會超標，但仍可使用。長期在溫度極限區工作，將影響產品使用壽命。

5、差壓傳感器的選擇：差壓型傳感器通常使用在高壓端壓力高于低壓端壓力的正差壓情況下，雖然擴散硅傳感器都可同樣用于負差壓，一般兩引壓端基本對稱，但負壓端一般不另標定，如用戶要求兩引壓端高對稱性，需特別告知。

6、頻響特性：擴散硅傳感器固有頻率相對于其它產品較高，除此之外更多的情況是傳感器結構的引壓腔結構參數影響和傳感器結構基體剛體的尺寸影響，后者不可能不限長，故主要還是引壓腔及引壓孔影響。

7、與被測介質的匹配：傳感器接囗和電子殼體由多種不同的結構材料生產。具有不同的介質兼容性，為了獲得最優的使用效果，不致因介質不匹配而使產品損壞，用戶在選型定貨時應明白介質的準確名稱、濃度、溫度。如以上各條仍不能滿足用戶的特殊要求。

擴散硅壓力傳感器的應用

擴散硅壓力傳感器主要應用于供熱，制冷，化工，煤炭，石油，食品加工，供水等行業，可以這么說，凡是自動化要求比較高的的行業，都可能會用到擴散硅壓力傳感器。由于擴散硅傳感器本身的特性，它不能用于高溫和低溫介質的測量。