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硅應(yīng)變計的背景知識
硅應(yīng)變計的優(yōu)點在于高靈敏度。硅材料中的應(yīng)力引起體電阻的變化。相比那些僅靠電阻的尺寸變化引起電阻變化的金屬箔或粘貼絲式應(yīng)變計，其輸出通常要大一個數(shù)量級。這種硅應(yīng)變計的輸出信號大，可以與較廉價的電子器件配套使用。但是，這些小而脆的器件的安裝和連線非常困難，并增加了成本，因而限制了它們在粘貼式應(yīng)變計應(yīng)用中的使用。然而，硅應(yīng)變計卻是 MEMS （微機(jī)電結(jié)構(gòu)）應(yīng)用的最佳選擇。利用 MEMS，可將機(jī)械結(jié)構(gòu)建立在硅片上，多個應(yīng)變計可以作為機(jī)械構(gòu)造的一部分一起制造。因此，MEMS 工藝為整個設(shè)計問題提供了一個強(qiáng)大的、低成本的解決方案，而不需要單獨處理每個應(yīng)變計。 MEMS 器件最常見的一個實例是硅壓力傳感器，它是從上個世紀(jì)七十年代開始流行的。這些壓力傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體工藝和特殊的蝕刻技術(shù)制作而成。采用這種特殊的蝕刻技術(shù)，從晶圓片的背面選擇性地除去一部分硅，從而生成由堅固的硅邊框包圍的、數(shù)以百計的方形薄片。而在晶片的正面，每一個小薄片的每個邊上都制作了一個壓敏電阻。用金屬線把每個小薄片周邊的四個電阻連接起來就形成一個全橋工作的惠斯登電橋。然后使用鉆鋸從晶片上鋸下各個傳感器。這時，傳感器功能就完全具備了，但還需要配備壓力端口和連接引線方可使用。這些小傳感器便宜而且相對可靠。但也存在缺點。這些傳感器受溫度變化影響較大，而且初始偏移和靈敏度的偏差很大。
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