Материалы тензорезистивных чувствительных элементов.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 10Следующая ⇒

Резистивные чувствительные элементы состоят из тела простой формы (проволока, стерженек, пленка), форма и размеры которой изменяются под

действием силы. Если длина, удельное сопротивление, g – поперечное сечение, то сопротивление:

;

После дифференцирования получаем:

коэффициент тензочувствительности, где – отражает изменение формы.

отражает изменение удельного сопротивления (пьезосопротивления)

В качестве тензочувствительных материалов используют металлы и полупроводники.

Коэффициент тензочувствительности металлов колеблется от 2 до 6 и его слагаемые от изменения формы и пьезосопротивления имеют одинаковый порядок значений. Материалы с коэффициентом к=2 занимают предпочтительное положение так как в этом случае величина коэффициента не звисит от деформированного состояния материала, а датчики с такими преобразователями отличаются

Линейной градуированной характеристикой в большом диапазоне деформаций. Кроме того, их коэффициент тензочувствительности в первом приближении независим от особенностей предварительной обработки, а поэтому и от последствий неизбежных отклонений в технологическом процессе. К этой группе относятся константы, нихром, карма. Эти свойства сохраняются особенно если тензочувствительный элемент изготовлен в виде проволоки. Если тензорезисторы изготавливаются напылением в виде тонких поликристаллических пленок, то свойства металла изменяются: коэффициент тензочувствительности значительно уменьшается, а временная стабильность снижается. Преимуществами этого метода являются отсутствие вязкой прослойки (клеевого слоя), которая приводит к явлениям ослабления напряжений, а также возможность изготавливать большое число тензорезисторов на упругом элементе в одном процессе с высокой степенью идентичности. Поэтому технология тонкопленочных тензорезисторов может еще приобрести большое значение.

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.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры