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半导体应变片 在受到应力作用时,其电阻会发生相应的变化,因此可制做测力传感器,广泛应用于自动衡器及力、速度等的测量。
半导体应变片有以下几种类型:
1)体型半导体应变片
这是一种将半导体材料硅或锗晶体按一定方向切割成的片状小条,经腐蚀压焊粘贴在基片上而成的应变片。
2)薄膜型半导体应变片
这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上而制成。
3)扩散型半导体应变片
将P型杂质扩散到N型硅单晶基底上,形成一层极薄的P型导电层,再通过超声波和热压焊法接上引出线就形成了扩散型半导体应变片。图2.1.4为扩散型半导体应变片示意图。这是一种应用很广的半导体应变片
一、电阻丝应变片与半导体应变片的区别:
1、工作原理不同:
电阻应变片的测量原理为:金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外,还与金属丝的长度,横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上,当构件受力变形时,金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化,进而发生电阻变化。
半导体应变片是一种利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件。压阻效应是半导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象(见压阻式传感器)。
2、应用不同:
丝绕式电阻片,目前广泛使用的有半圆弯头平绕式,这种电阻片多用纸底和纸盖,价格低廉,适于实验室广泛使用,缺点是精度较差,横向效应系数较大。半导体应变片主要应用于飞机、导弹、车辆、船舶、机床、桥梁等各种设备的机械量测量。
二、半导体应变片的优缺点:
半导体应变片最突出的优点是灵敏度高,这为它的应用提供了有利条件。另外,由于机械滞后小、横向效应小以及它本身体积小等特点,扩大了半导体应变片的使用范围。
其最大的缺点是温度稳定性差、灵敏度离散程度大(由于晶向、杂质等因素的影响)以及在较大应变作用下非线性误差大等,给使用带来一定困难。
三、电阻丝应变片的优缺点:优点是价格低廉,缺点是精度较差,横向效应系数较大。
扩展资料:
体型半导体应变片的相关种类。
1、普通型:它适合于一般应力测量;
2、温度自动补偿型:它能使温度引起的导致应变电阻变化的各种因素自动抵消,只适用于特定的试件材料;
3、灵敏度补偿型:通过选择适当的衬底材料(例如不锈钢),并采用稳流电路,使温度引起的灵敏度变化极小;
4、高输出(高电阻)型:它的阻值很高(2~10千欧),可接成电桥以高电压供电而获得高输出电压,因而可不经放大而直接接入指示仪表。
参考资料来源:百度百科-电阻应变片
参考资料来源:百度百科-半导体应变片
原理:我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变。
假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情。
金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。
拓展:根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。
应变片有两种:一种是我们常见的电阻应变片,一种是可以应用更多场合的光学应变片。但在生活以及应用中不常见。
电阻应变片是根据“应变效应”制作的:导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值也相应的发生变化,这种现象称为“应变效应”。
金属电阻应变片品种较多,常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。
箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的,用金属箔作为敏感栅的,能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
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