介觀壓阻型微壓力傳感器介紹

　　這樣即可組成差動全橋電路，測出壓力P的變化。式中σri，σro分別為內、外電阻上所受徑向力的平均值；(△R／R)i，(△R/R)分別為內、外電阻的相對變化。

　　根據膜的結構與應力計算公式，推出被測壓力與應變片測出的應變關系：

　　式中：μ為硅材料的泊松比，μ=O.35；R,r，h分別為硅膜片的有效半徑，計算半徑，厚度；E為硅材料的模量，E=8．7Gpa；P為作用于平膜片上的壓力；ω為平膜片的撓度；

　　經過分析，綜合考慮設計的要求，初步設定：h=20μm，R=200μm。其固有頻率可以按下式計算：

傳感器的性能分析與計算

　　使用介觀壓阻效應原理代替壓阻原理來檢測壓力，將圓膜片上的的壓敏電阻換成GaAs／A1As／InGaAs DBRT結構薄膜。用傳遞矩陣法計算該薄膜在沿生長方向的應力變化下的輸出響應，通過整個結構的隧穿電流密度可表示為：

　　式中：e為電子電荷的大小，m*為GoAs電子的有效質量，kB為玻爾茲曼常數，T為絕對溫度，EF為費米能級，E1為入射電子垂直(縱向)能量。

　　利用公式可計算出不同拉伸應變下隧穿電流隨偏壓的變化，如圖4所示。圖中實線、虛線分別表示0和5％的拉伸應變。計算偏壓分別為0．75 V和1.2 V時的壓阻系數為：

偏壓為1.2V時的壓阻系數為：

　　傳感器的輸出為：

　　設偏壓為0．75 V設偏壓為0．75 V，電橋的激勵電壓為2．5 V的情況下，該傳感器的靈敏度S為：

結語

　　該結構的壓力微傳感器由于敏感元件與變換元件一體化，尺寸小，其固有頻率很高，可以測量頻率范圍很寬的脈動壓力。在不同的偏壓下，該傳感器的靈敏度不同。說明靈敏度可調節。同樣結構的微壓力傳感器，如果敏感元件是硅或銅鎳合金壓敏電阻，其靈敏度分別為0．38x104V／m和O．17×104V／m。可見采用共振隧穿二極管做為敏感元件的微壓力傳感器其靈敏度較之傳統的傳感器得到了很大的提高。