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     壓阻式傳感器依賴于當(dāng)材料的電阻隨施加的機(jī)械應(yīng)變而變化時(shí)產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)。在金屬中，當(dāng)金屬隨外界施加的力的變化，產(chǎn)生微小的機(jī)械形變，這種形變會(huì)導(dǎo)致金屬電阻值的微小變化，這種效應(yīng)就就叫壓阻效應(yīng)。硅中的壓阻效應(yīng)主要是由于原子層面上的變化，它比金屬中的壓阻效應(yīng)大兩個(gè)數(shù)量級。當(dāng)施加應(yīng)力時(shí)，硅中載流子的平均有效質(zhì)量增加或減少(取決于應(yīng)力的方向、晶體方向和電流的方向)。這種變化改變了硅的載流子流動(dòng)能力，從而改變了硅的電阻率。當(dāng)壓阻傳感器置于惠斯通電橋結(jié)構(gòu)中，并連接到壓敏膜片時(shí)，電阻的變化被轉(zhuǎn)換為與施加的壓力成比例的電壓輸出。壓電傳感器依賴于壓電效應(yīng)，當(dāng)晶體在應(yīng)力作用下重新定向形成內(nèi)部偏振時(shí)就會(huì)發(fā)生壓電效應(yīng)。這種極化導(dǎo)致晶體表面產(chǎn)生與施加的應(yīng)力成比例的電荷。

       石英、電氣石和其他幾種天然晶體都具有壓電效應(yīng)。當(dāng)壓電材料與合適的受力裝置耦合后，就會(huì)產(chǎn)生與所施加的力成比例的電荷。特殊配方的陶瓷可以被人為極化成比天然晶體靈敏度高100倍以上的壓電材料。與應(yīng)變片傳感器不同，壓電傳感器不需要外部激勵(lì)。這些傳感器表現(xiàn)出高輸出阻抗和低信號(hào)水平，因此，壓電器件需要在測量回路中使用低噪聲同軸電纜和電荷放大器等特殊設(shè)備。

所有的壓電傳感器都是不需要外部激勵(lì)電源的，可以根據(jù)施加的應(yīng)力產(chǎn)生相應(yīng)比例的電勢(電荷)。一些壓電傳感器的設(shè)計(jì)包含內(nèi)置在傳感器體內(nèi)的集成前置放大器，被稱為電壓型壓電傳感器。以這種方式設(shè)計(jì)的傳感器被稱為IEPE(集成電子壓電傳感器)。輸出內(nèi)部放大和阻抗大大降低，從而簡化了信號(hào)調(diào)理。所有壓電式壓力傳感器都有一個(gè)固有的低頻衰減，這取決于外部信號(hào)調(diào)理的低頻時(shí)間常數(shù)。因此，它們不適用于直流或穩(wěn)態(tài)條件。

壓阻式傳感器以前和現(xiàn)在都是用硅制造。老一代壓阻式傳感器利用了傳感器網(wǎng)絡(luò)和基于p-n結(jié)的塊狀底層硅之間的隔離技術(shù)。在這些器件中，單個(gè)壓阻測量元件是通過p型摻雜劑(如硼)擴(kuò)散到n型襯底材料(其中電子是主要載流子)中來創(chuàng)建的。雖然這些器件在低溫下是準(zhǔn)確和可靠的，但p-n結(jié)隔離在溫度高于350°F時(shí)就會(huì)失效。多年前，Kulite開始用(SOI)基于絕緣體上的硅技術(shù)取代p-n結(jié)方法。SOI技術(shù)通過使用二氧化硅的非導(dǎo)電隔離層，使傳感元件與襯底絕緣，并彼此絕緣。這使得可預(yù)測和可重復(fù)的傳感器行為范圍從低溫一直到1000°F以上。可廣泛應(yīng)用于各類發(fā)動(dòng)機(jī)測試。

微型壓阻式和壓電式壓力傳感器都支持高頻壓力的測量，并表現(xiàn)出寬的動(dòng)態(tài)信號(hào)范圍。但Kulite壓阻式SOI器件是真正的固態(tài)器件，因?yàn)?span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; font-family: 'Times New Roman'; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">受力裝置和傳感元件都是整體硅晶體結(jié)構(gòu)的一部分。壓電傳感器是一種混合結(jié)構(gòu)，它將傳感元件機(jī)械連接到受力裝置上，兩部分不是一個(gè)整體。這兩種類型的傳感器都可以提供卓越的耐久性，良好的重復(fù)性，和低滯后。都支持在高溫下(>250°F)的壓力測量，前提是放大器等集成電路要遠(yuǎn)離過高的溫度。

壓阻與壓電技術(shù)的比較