Полупроводники

В них эффект пьезосопротивления превосходит влияние изменения формы на 1 -2 порядка. У монокристаллических полупроводников, наиболее широко применяемых в настоящее время, вклад эффекта пьезосопротивления зависит от ориентации направления деформации относительно кристаллографических осей.

В настоящее время основным материалом для тензорезисторов является кремний. В зависимости от величины удельного сопротивления и ориентации значение К может достигать 200, поэтому возможно применение очень жестких упругих элементов. Кроме того в зависимости от типа проводимости (p- или n-кремний) К имеет положительный или отрицательный знак.

По сравнению с металлическими тензорезисторами аналогичные полупроводниковые приборы имеют 1 недостаток: значительную нелинейность, которую необходимо компенсировать.

Полупроводниковые пленки также можно изготавливать методом напыления. Но они имеют существенно меньшие значения К, чем монокристаллические. По своим свойствам они аналогичны металлическим напыленным тензорезисторам.

Конструктивные схемы тензочувствительных элементов (комментарий к таблице 3):

· Чувствительные элементы в виде натянутой тензопроволочки. Благодаря относительной простоте конструкции они подходят также для датчиков с мнимым интегрированием. При более точном рассмотрении их следует признать элементами, изменяющими не деформацию, а путь.

· Намотанные транзисторы. Тензопроволока наматывается с предварительным натягом в диапазоне деформации упругого элемента. Эта конструкция применяется преимущественно с формоизменяемыми упругими элементами. Преимущество состоит в большой длине тензопроволоки, что обеспечивает большое сопротивление моста и очень хорошую передачу тепла упругому элементу. Поэтому напряжение питания моста можно поднимать до 200 В и получать выгодное напряжение до 400 МВ.

· Проволочные тензорезисторы. В настоящее время важнейшие тензочувствительные элементы делаются преимущественно из константановой проволоки, которая вклеена между двумя подложками. Благодаря изменению размеров витков проволоки можно изготавливать тензорезисторы с различными номинальными сопротивлениями. Кроме того, возомжна подгонка тензорезистора к упругому элементу с учетом его формы.

· Фольговые тензорезисторы. В большинстве случаев тензорешетку выполняют фотохимическим способом. Применяются прежде всего в современных конструкциях датчиков силы, которые во многих случаях могут быть выполнены технически только благодаря тензорезисторам.

· Металлические тонкопленочные тензорезисторы. Они являются перспективными, т.к. все чувствительные элементы упругого элемента могут изготавливаться в ходе одной технологической операции, что обеспечивает высокую степень идентичности их свойств.

· Полупроводниковые тензорезисторы. Имеется большое число таких тензорезисторов различных размеров и различной концентрации легирующей примеси. Для универсального применения в датчиках силы предпочтительны гибкие, максимально тонкие, тензорезисторы.

· Диффузионные тензорезисторы. Они представляют собой тензочувствительные области, созданные в кремниевом элементе путем внесения примеси диффузным способом. Изоляция диффузного чувствительного слоя от остальной части этого элемента осуществляется благодаря р-n-переходу, смещенному в обратном направлении приложенным напряжением, или же двуокисью кремния.

· Авто- и гетероэпитаксиальные тензорезисторы. Их изготавливают эпитаксиальным наращиванием кремния, легированного соответствующим образом, на монокристаллическом упругом элементе.

Диффузионные, авто- и гетероэпитаксиальные тензорезисторы называются интегральными тензорезисторами.

· Полупроводниковые тонкопленочные тензорезисторы. Они соответствуют по своим особенностям металлическим тензорезисторам.

Дата добавления: 2014-01-15