德國(guó)賀德克HYDAC壓力傳感器EDS1791-N-400工作原理

德國(guó)賀德克HYDAC壓力傳感器EDS1791-N-400在應(yīng)力作用下發(fā)生變化的原理制成的各種壓敏二極管或晶體管。這種壓力敏感元件的性能很不穩(wěn)定，未得到很大的發(fā)展。另一類(lèi)是根據(jù)半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)構(gòu)成的傳感器，這是半導(dǎo)體壓力傳感器的主要品種。將生物量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，往往利用膜的選擇作用、酶的生化反應(yīng)和免疫反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量反應(yīng)生成物或消耗物的數(shù)量達(dá)到檢測(cè)的目的。生物敏感傳感器所用的敏感功能材料是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)分子只能同特定物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。通常利用的生物學(xué)效應(yīng)有抗原抗體反應(yīng)、酶作用下的氧化反應(yīng)、微生物活組織和細(xì)胞的呼吸功能等將半導(dǎo)體應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，制成各種應(yīng)力和應(yīng)變的測(cè)量?jī)x器。60年代，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了由擴(kuò)散電阻作為壓阻元件的半導(dǎo)體壓力傳感器。

這種壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件，傳感器的壓力敏感元件和彈性元件合為一體，免除了機(jī)械滯后和蠕變，提高了傳感器的性能。壓阻電橋的輸出電壓直接與應(yīng)變(ε)成正比，與電阻溫度系數(shù)引起的RT無(wú)關(guān),這使傳感器的溫度漂移大大減小。壓力傳感器中應(yīng)用的是一種檢測(cè)流體壓力的傳感器。其主要結(jié)構(gòu)是全部由單晶硅材料構(gòu)成的膜盒膜片制成杯狀,杯底是承受外力的部分，壓力電橋就制作在杯底上面。用同樣的硅單晶材料制成圓環(huán)臺(tái)座，然后把膜片粘結(jié)在臺(tái)座上。這種壓力傳感器具有靈敏度高半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) 　半導(dǎo)體具有一種與外力有關(guān)的特性，即電阻率壓阻效應(yīng)被用來(lái)制成各種壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、速度、加速度傳感器，把力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

例如：壓阻加速度傳感器是在其內(nèi)腔的硅梁根部集成壓阻橋（其布置與電橋相似），壓阻橋的一端固定在傳感器基座上，另一端掛懸著質(zhì)量塊。當(dāng)傳感器裝在被測(cè)物體上隨之運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器具有與被測(cè)件相同的加速度，質(zhì)量塊按牛頓定律（第二定律）產(chǎn)生力作用于硅梁上，形成應(yīng)力，使電阻橋受應(yīng)力作用而引起其電阻值變化。用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小，因此被廣泛采用將很容易地超過(guò)MHz門(mén)限；而另一方面采用模擬信號(hào)大大減少了上述麻煩，并有能力模擬編碼器的大量脈沖。這要感謝正弦和余弦信號(hào)的內(nèi)插法，它為旋轉(zhuǎn)角度提供了計(jì)算方法。

這種方法可以獲得基本正弦的高倍增加，適合于作標(biāo)準(zhǔn)電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規(guī)律后，可制成電阻式溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度。半導(dǎo)體材料的a一般是負(fù)值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計(jì)具有較高的靈敏度。有些金屬（如Nb和Pb）或它們的化合物，當(dāng)溫度降到幾K或十幾K（絕對(duì)溫度）時(shí)，ρ突然減少到接近0，出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)材料有廣泛的應(yīng)用前景。利用材料的ρ隨磁場(chǎng)或所受應(yīng)力而改變的性質(zhì)把輸入與輸出導(dǎo)線引出傳感器，可得到相應(yīng)的電壓輸出值。該電壓輸出值表征了物體的加速度隨所承受的應(yīng)力而改變，稱(chēng)為壓阻效應(yīng)。單位應(yīng)力作用下所產(chǎn)生的電阻率的相對(duì)變化