高性能的半導體壓力傳感器帶動相關產業(yè)的發(fā)展
壓力傳感器作為傳感器領域的一個重要組成部分,具有技術成熟,性能穩(wěn)定,性價比相對較高等優(yōu)點,已成為各類傳感器中技術最成熟、性能最穩(wěn)定、且性價比最高的一類傳感器之一。1980年至今,傳感器的發(fā)展進入了一個史無前例的新型技術發(fā)展階段。隨著納米技術,微加工技術和微電子技術等新型技術逐步應用到傳感器上,壓力傳感器得到了進一步的發(fā)展。隨著科學技術和社會經濟的高速發(fā)展,對壓力傳感器的性能參數(shù),工作環(huán)境等都提出了更高的標準。
壓力傳感器的發(fā)展是以半導體傳感器的發(fā)現(xiàn)為標志的,專家史密斯()通過利用半導體硅(Si)和鍺(Ge)作為媒介,并對其施以外力作用,結果發(fā)現(xiàn)此過程中媒介的電阻率顯而易見地出現(xiàn)了改變,以此制成第一個壓阻式壓力傳感器。根據(jù)這一原理,形式多樣的壓力傳感器被人們發(fā)明出來。高性能的壓力傳感器對帶動相關產業(yè)的發(fā)展,提升這一行業(yè)的整體科學技術水平和產品國際競爭力,都具有重大而又深遠的意義。
其次利用半導體材料制成的壓力傳感器具有更高的靈敏度和精確度。且半導體材料具有較強的過壓能力,良好的機械特性,強度高,遲滯小這是其它材料無法超越的優(yōu)勢。
目前半導體壓力傳感器主要是基于Si材料,但Si材料溫度特性差,采用擴散工藝形成的電阻在較高溫度下特性會發(fā)生變化,造成非線性壓阻出現(xiàn);用來隔離電阻和襯底的PN結的隔離度也會出現(xiàn)衰退,甚至發(fā)生穿通,導致器件徹底毀壞。
通常Si材料壓力傳感器只能工作于溫度低于120℃的環(huán)境下。為解決該類壓力傳感器的漂移問題,目前常用的方法是利用硬件電路、軟件補償算法等方式進行溫度補償與壓力補償,以提高壓力傳感器的整體性能。然而,由于擴散硅在高壓下結構失穩(wěn),這些解決方法只能夠在一定的時間范圍內有效。
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