扩散硅压力传感器的原理及应用

扩散硅压力传感器我们大多数人听这个名称应该感到很陌生，其实压力传感器是一种可以用于钢铁、化工等领域对压力进行测量，与压力调节仪配套使用可实现压力自动控制。

扩散硅压力传感器原理

扩散硅压力传感器是利用压阻效应原理，采用集成工艺技术经过掺杂、扩散，沿单晶硅片上的特点晶向，制成应变电阻，构成惠斯通电桥。利用硅材料的弹性力学特性，在同一切硅材料上进行各向异性微加工，就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。

扩散硅压力传感器的特点

1、适合制作小量程的传感器

硅芯片的这种力敏电阻的压阻效应在零点附近的低量程段无死区，制作压力传感器的量程可小到几个kPa。

2、输出灵敏度高

硅应变电阻的灵敏因子比金属应变计高50～100倍，故相应的传感器的灵敏度就很高，一般量程输出为100mv左右。因此对接口电路无特殊要求，使用比较方便。

3、精度高

由于传感器的感受、敏感转换和检测三部分由同一个元件实现，没有中间转换环节，重复性和迟滞误差较小。由于单晶硅本身刚度很大，变形很小，保证了良好的线性。

4、由于工作单性形变低至微应变数量级，弹性芯片最大位移在亚微米数量级，因而无磨损，无疲劳，无老化，寿命长达1×103压力循环，性能稳定，可靠性高。

5、由于硅的优良化学防腐性能，即使是非隔离型的扩散硅压力传感器，也有相当程度的适应各种介质的能力。

6、由于芯片采用集成工艺，又无传动部件，因此体积小，重量轻。

扩散硅压力传感器使用注意事项

1、温度补偿，扩散硅式压力传感器是半导体，半导体具有很强的温度特性，没有温度补偿，测量误差可能会比较大。

2、扩散硅式压力传感器传感膜片只有几十丝米厚，千万不能触碰。

3、供电电压要稳定，传感器内部实际就是一个电桥，供电电压波动会引起桥路输出变化，影响测量精度。

4、要在额定电压内使用，过压会导致传感器损坏。

5、输出端不要短路。

扩散硅压力传感器选型

1、传感器、变送器的选型：用户根据自己所测压力的性质，首先应确定选择表压（相对于当地大气压）、差压、绝对压力或负压品种。如果测量液位，还要确定液位上方是自由大气压还是密封容器压力。如果测量密封承压容器内的液位就应该选用差压产品。

2、产品量程的确定：从产品绝对安全考虑，一般选择使工作压力值在标准量程值的60%-80%为宜，整个测量系统中可能出现的异常情况所导致的过载压力不得超过产品允许的最大过载。测量动态管路液体压力时，还应考虑液锤、气锤效应、冲击压力，适当增大产品载量。

3、产品精度选择：用户可依据所检测工况要求各项和某单项参数精度指标，以便用适用的精度要求。产品给出的三项精度指标是采用国际最小二乘法或端基平移法计算的。选用传感器时。精度等级确定应根据测量系统分配发给传感器的最大误差选项取。有时还应考虑零位时漂、零位和满度温度系数带入的附加误差。

4、选择产品的使用温度范围：变送器在组装了电路后又进行了综合温度补偿，对于使用温度范围宽而又要求总精度高的用户，还可在二次仪表数据处理中采用软件执行温度误差修正。超过补偿区使用，温度系数指标可能会超标，但仍可使用。长期在温度极限区工作，将影响产品使用寿命。

5、差压传感器的选择：差压型传感器通常使用在高压端压力高于低压端压力的正差压情况下，虽然扩散硅传感器都可同样用于负差压，一般两引压端基本对称，但负压端一般不另标定，如用户要求两引压端高对称性，需特别告知。

6、频响特性：扩散硅传感器固有频率相对于其它产品较高，除此之外更多的情况是传感器结构的引压腔结构参数影响和传感器结构基体刚体的尺寸影响，后者不可能不限长，故主要还是引压腔及引压孔影响。

7、与被测介质的匹配：传感器接囗和电子壳体由多种不同的结构材料生产。具有不同的介质兼容性，为了获得最优的使用效果，不致因介质不匹配而使产品损坏，用户在选型定货时应明白介质的准确名称、浓度、温度。如以上各条仍不能满足用户的特殊要求。

扩散硅压力传感器的应用

扩散硅压力传感器主要应用于供热，制冷，化工，煤炭，石油，食品加工，供水等行业，可以这么说，凡是自动化要求比较高的的行业，都可能会用到扩散硅压力传感器。由于扩散硅传感器本身的特性，它不能用于高温和低温介质的测量。