介观压阻型微压力传感器介绍

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　　这样即可组成差动全桥电路，测出压力P的变化。式中σri，σro分别为内、外电阻上所受径向力的平均值；(△R／R)i，(△R/R)分别为内、外电阻的相对变化。

　　根据膜的结构与应力计算公式，推出被测压力与应变片测出的应变关系：

　　式中：μ为硅材料的泊松比，μ=O.35；R,r，h分别为硅膜片的有效半径，计算半径，厚度；E为硅材料的模量，E=8．7Gpa；P为作用于平膜片上的压力；ω为平膜片的挠度；

　　经过分析，综合考虑设计的要求，初步设定：h=20μm，R=200μm。其固有频率可以按下式计算：

传感器的性能分析与计算

　　使用介观压阻效应原理代替压阻原理来检测压力，将圆膜片上的的压敏电阻换成GaAs／A1As／InGaAs DBRT结构薄膜。用传递矩阵法计算该薄膜在沿生长方向的应力变化下的输出响应，通过整个结构的隧穿电流密度可表示为：

　　式中：e为电子电荷的大小，m*为GoAs电子的有效质量，kB为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，EF为费米能级，E1为入射电子垂直(纵向)能量。

　　利用公式可计算出不同拉伸应变下隧穿电流随偏压的变化，如图4所示。图中实线、虚线分别表示0和5％的拉伸应变。计算偏压分别为0．75 V和1.2 V时的压阻系数为：

偏压为1.2V时的压阻系数为：

传感器的输出为：

　　设偏压为0．75 V设偏压为0．75 V，电桥的激励电压为2．5 V的情况下，该传感器的灵敏度S为：

结语

　　该结构的压力微传感器由于敏感元件与变换元件一体化，尺寸小，其固有频率很高，可以测量频率范围很宽的脉动压力。在不同的偏压下，该传感器的灵敏度不同。说明灵敏度可调节。同样结构的微压力传感器，如果敏感元件是硅或铜镍合金压敏电阻，其灵敏度分别为0．38x104V／m和O．17×104V／m。可见采用共振隧穿二极管做为敏感元件的微压力传感器其灵敏度较之传统的传感器得到了很大的提高。