淺析半導(dǎo)體壓阻式傳感器的應(yīng)用

徐艷華　馬偉偉　蘇燕　張建平

摘 要：隨著科技的發(fā)展，傳感器的應(yīng)用給人們的生活帶來了很大便捷，而對普通傳感器加以改進(jìn)后，更新出的半導(dǎo)體壓阻式傳感器擁有更好性能，能夠更加精準(zhǔn)收集外界的信號，為很多領(lǐng)域帶來了更加精確的測試結(jié)果。為我國的科技事業(yè)做出更加有力的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體 壓阻式 傳感器

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（c）-0039-02

生活中有很多事物都應(yīng)用著傳感器來進(jìn)行測量數(shù)據(jù)，例如：常常見到的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)便是應(yīng)用傳感器最頻繁的。火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的傳感器要感應(yīng)煙霧濃度、一氧化碳濃度、溫度等因素才能正確地對火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警?，F(xiàn)如今，經(jīng)過多方面的改進(jìn)，將原有的普通傳感器加以改進(jìn)，提升為半導(dǎo)體壓阻式傳感器，這樣的傳感器能夠根據(jù)細(xì)微的變化做出解果，整體對于數(shù)據(jù)的計(jì)算更加精準(zhǔn)、靈敏、便捷。

1 半導(dǎo)體壓阻式傳感器的原理

這類傳感器應(yīng)用的是通過改變電阻的大小來實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。首先，所用的半導(dǎo)體材料大部分都使用單晶硅這種材料，這類材料經(jīng)過稍微碰觸，就會對電阻的大小產(chǎn)生相應(yīng)影響，通過測量精準(zhǔn)的電路數(shù)據(jù)便可測出所要檢測的數(shù)據(jù)。這里所應(yīng)用的單晶硅的密度較小，在經(jīng)過外界觸碰時(shí)，單晶硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生細(xì)微變化。雖然這些變化人眼無法正確分辨，單用精準(zhǔn)的儀器測量時(shí)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)既直觀又準(zhǔn)確，為傳感器的革新做出了很大貢獻(xiàn)。運(yùn)用這類半導(dǎo)體壓阻式傳感器進(jìn)行檢測，精準(zhǔn)、快速、數(shù)據(jù)化的特點(diǎn)為很多工作帶來便捷的效果。

2 應(yīng)用半導(dǎo)體壓阻式傳感器的優(yōu)點(diǎn)

2.1 更加精準(zhǔn)與靈敏

半導(dǎo)體壓阻式傳感器的一大顯著優(yōu)點(diǎn)便是它在測量數(shù)據(jù)時(shí)更加靈敏。通過應(yīng)用半導(dǎo)體的特性來測量數(shù)據(jù)，少去了外界施加的因素，在測量的精準(zhǔn)度上又提高了一層。而且，半導(dǎo)體的密度發(fā)生了改變，引起其作為電阻的電阻數(shù)量發(fā)生改變，而在計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)不僅是密度方面還是電阻方面都有一個確定的公式進(jìn)行計(jì)算，再通過微積分等高等數(shù)學(xué)公式進(jìn)行推算，既能算出要測量的數(shù)值，也能夠計(jì)算出整個傳感器的靈敏度，使得測量的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

2.2 更穩(wěn)定

首先這類壓阻式傳感器應(yīng)用的電阻不是普通的電阻，一般的電阻會隨著溫度的改變而改變，這在測量數(shù)據(jù)時(shí)還要根據(jù)溫度的變化進(jìn)行推算，不僅容易出現(xiàn)誤差，而且很麻煩。在這里我們應(yīng)用的這類半導(dǎo)體電阻的同時(shí)，還會用其他技術(shù)來限制外界溫度的侵?jǐn)_，整個電路的數(shù)據(jù)不會因?yàn)橥饨鐪囟鹊母淖兌淖儯傮w來說更加穩(wěn)定，效果更加精確。

2.3 體積更小

壓阻式傳感器的應(yīng)用為科技事業(yè)帶來了更大改變，有很大一部分原因是因?yàn)閴鹤枋絺鞲衅鞯捏w積更小，更容易安裝在各個機(jī)器之中。這里的傳感器與電路直接相連，又與微型智能處理器相接，極大減少了安裝的空間，只需要用一條線便可將傳感器與機(jī)器相連，精準(zhǔn)的作用得以很好應(yīng)用。

3 半導(dǎo)體壓阻式傳感器的種類及應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 半導(dǎo)體壓阻式傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域

由于此類半導(dǎo)體傳感器的精準(zhǔn)化，它通常被應(yīng)用于工業(yè)技術(shù)或是航天技術(shù)等需要精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的領(lǐng)域?，F(xiàn)有的技術(shù)將很早以前的壓阻式傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，將半導(dǎo)體晶體電阻與電路進(jìn)行有效整合，并且將微型的處理器與計(jì)算機(jī)連接，大大減少了壓阻式半導(dǎo)體傳感器的應(yīng)用空間。在這個需要精準(zhǔn)的年代，一點(diǎn)點(diǎn)小的失誤便容易引起無法挽回的后果，但在應(yīng)用了這類壓阻式傳感器后，精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)可以極大避免了這些失誤。通常情況下，航天飛行、輪船、自動化等方面對于壓阻式傳感器的應(yīng)用較多，這類機(jī)械化的場地需要像壓阻式傳感器這樣占地小、靈敏度高的零件，在這些工藝較為復(fù)雜的大環(huán)境下，壓阻式傳感器的可實(shí)用性更高、更精準(zhǔn)、更可靠。下面將用一些事例進(jìn)行說明。

第一，在航天的工作中，空氣的壓力是一項(xiàng)十分重要的數(shù)據(jù)，要求精準(zhǔn)與快速測量。我們應(yīng)用的壓阻式傳感器，能夠根據(jù)空氣氣流的變化，立刻收集到一定的數(shù)據(jù)，空氣氣流只要一有變化，便會壓迫到半導(dǎo)體，從而半導(dǎo)體的密度隨之改變，電阻也進(jìn)行改變，整個電路的電流也有了一定變化。經(jīng)過轉(zhuǎn)換，我們要測量的氣壓數(shù)據(jù)顯而易見。第二，在醫(yī)學(xué)中，這類傳感器的應(yīng)用度也十分高。由于此類傳感器的靈敏度較高，有些醫(yī)學(xué)中便用這類傳感器檢測脈搏，通過檢測細(xì)微的脈動，來呈現(xiàn)整個脈搏所表示的循環(huán)系統(tǒng)、脈搏頻率、脈搏幅度等平時(shí)無法準(zhǔn)確檢測到的數(shù)據(jù)。通過良好的檢測并分析這類數(shù)據(jù)，醫(yī)學(xué)家們能夠精確地看出病人的脈搏是否產(chǎn)生問題，可以根據(jù)這些細(xì)微的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控病人的血液相關(guān)問題?？梢哉_檢查出病人的血壓是否正常，并且能夠盡早確定引起病人不正常的病因，為治療爭取更多時(shí)間，治愈的幾率更大一些。第三，這類傳感器還被廣泛應(yīng)用于煤礦之下。我們都知道煤礦的礦洞下是很危險(xiǎn)的地方，有時(shí)可能會因?yàn)橐谎趸汲瑯?biāo)引發(fā)生命危險(xiǎn)。為了讓工人在礦下工作更加安全，很多地區(qū)普遍應(yīng)用半導(dǎo)體壓阻式傳感器，根據(jù)它精準(zhǔn)的特點(diǎn)，在一氧化碳等有害氣體的濃度稍有波動時(shí)，便會做出預(yù)警，使得礦下的工人們能夠安全工作，為生命帶來了保障。而且通過大量應(yīng)用傳感器進(jìn)行檢測，在一定程度下可以減少下礦工作的人員。直接應(yīng)用傳感器進(jìn)行檢測，將檢測到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回地面工作地點(diǎn)，比人力更有效，也更安全。能夠有效預(yù)防火災(zāi)、爆炸等安全隱患，為市民的生活起到保障作用。

3.2 半導(dǎo)體壓阻式傳感器的種類

半導(dǎo)體壓阻式傳感器有很多種，根據(jù)不同的需求進(jìn)行應(yīng)用?？梢源笾律戏譃樗姆N根據(jù)電力進(jìn)行檢測的傳感器：第一種是半導(dǎo)體作為電阻的傳感器。第二種是半導(dǎo)體接受壓力改變電流的傳感器。第三種是將以上兩種進(jìn)行結(jié)合，為壓阻式傳感器，這類傳感器應(yīng)用較為廣泛，價(jià)格低廉，精確度卻很高。第四種是感應(yīng)電流的傳感器。通過感應(yīng)電流在半導(dǎo)體上面的傳輸，進(jìn)行檢測與測量，進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

半導(dǎo)體壓阻式傳感器根據(jù)其自身優(yōu)越的特點(diǎn)做到了其他傳感器無法做到的領(lǐng)域。該類型傳感器根據(jù)其靈敏度高、測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)行被各類領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如：醫(yī)學(xué)、科技、煤礦等。有著很強(qiáng)的發(fā)展應(yīng)用前景。可以繼續(xù)加工、改進(jìn)創(chuàng)造出更加精確、完美的半導(dǎo)體壓阻式傳感器，也可以通過尋找更加適合作為電阻的半導(dǎo)晶體來改進(jìn)傳感器的靈敏度與精確度，為我國的科技事業(yè)做出更加有力的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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