实验20半导体应变片的性能 利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，又称半导体应变片。压阻效应是 半导体品体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象。半导体应变片需 要粘贴在试件上测量试件应变或粘贴在弹性敏感元件上间接地感受被测外力利用不同构形 的弹性敏感元件可测量各种物体的应力、应变、压力、扭知、加速度等机械量。半导体应变 片与电阻应变片相比，具有灵敏系数高（约高50一100倍）、机械滞后小、体积小、耗电少 等优点。P型和N型硅的灵敏系数符号相反，适于接成电桥的相邻两臂测量同一应力。早期 的半导体应变片采用机械工、化学腐蚀等方法制成，称为体型半导体应变片。它的使点是 电阻和灵敏系数的温度系数大、非线性大和分散性大等。这曾限制了它的应用和发展。自 70年代以来，随着半导体集成电路工艺的迅速发展，相继出现扩散型、外延型和薄膜型半 导体应变片，上述缺点得到一定克版。半导体应变片主要应用于飞机、导弹、车辆、舶、 机休、桥梁等各种设备的机祇量测量。 一、实验目的 了解半导体应变片的灵敏度和温度效应。 二、实验原理 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。所谓压阻效应是指单品半导体 材料在某一轴向受到外力作用时，其电阻率·发生变化的现象。使用方法也是粘贴在弹性元 件或被测物体上，随被测试件的应变，其电阻发生相应的变化。半导体应变片最突出的优 点就是：灵敏度高，可测微小应变、机械滞后小、横向效应小、体积小。主要缺点：温度稳 定性差、灵敏度系数非线性大，所以在使用时需采用温度补偿和非线性补偿措施。 1.半导体材料的压阻效应 半导体材料的电阻率随作用应力而变化的现象称为半导体材料的压阻效应， 对于长1，截面积S,电阻率P的条形半导体应变片，在轴向力F作用下利用式 =1+2)e+△p/p的结果 设=0+2s+名：名==00m 0 0 应变灵敏系数 K,=△RK=0+2+p业≈E,E2 式中，E一半导体应变片材料的弹性模量： π，一半导体品体材料的纵向压阻系数，与品向有关。 2.单品体材料的品向