硅压阻压力传感器的元件

硅压阻式压力传感器由三个基本部分组成(图3.2): ①基体，直接承受被测应力；②波纹膜片，将测得的应力传递给芯片；(3)芯片检测被测应力。芯片在一个硅弹性膜片上，同样的四个压敏电阻器用半导体制造技术按一定晶向制作，连接成惠斯通电桥，构成基本的压敏元件。

膜片既是力敏电阻器的基底，又是外界应力的接受者，因此是压力传感元件的核心部分。硅膜片的背面要用机械或化学腐蚀的方法加工成中间薄的凹形，称为硅杯，其正面要做一个压阻全桥。如果硅杯是一个圆形的凹坑，就叫圆形膜片。膜片还有方形、矩形等多种形式。当有外力作用时，横膈膜各处受力不同。模板上四个桥臂电阻的位置和方向要根据晶向和应力来确定。

膜片的设计和制造决定了传感器的性能和范围。图3.2所示为充油封装结构，在传感器的波纹膜片和芯片之间填充硅油。目前，这种结构的压力传感器已经相当成熟。量程为0 ~ 100 kPa至0 ~ 60 MPa，工作温度为-55℃ ~ 125℃，精度为0.5% ~ 0.1%。它可以测量表压和绝对压力。

硅压阻式压力传感器的另一种封装形式是将硅应变片用于玻璃粉直接烧结在金属膜片上，形成烧结压力传感器。由于传感器的结构特点，弹性元件可以直接与被测介质接触，易于微型化，适用于动态压力测量。该传感器的量程为0 ~ 100 kPa ~ 0 ~ 80 MPa，工作温度为-55℃ ~ 125℃，精度为0.5% ~ 0.1%。固有频率从几千赫兹到几百赫兹不等，可用于气流模型试验、爆炸压力试验和发动机动态测量。