14.5.1　压阻加速度传感器基本原理

14.5.1　压阻加速度传感器基本原理

由物理学知识可知，任何材料电阻的变化率都可表示为

式中，R为材料电阻；ρ为材料电阻率；l为材料长度；S为材料截面积。

对金属而言，式（14-22）中右侧第一项较小，也就是电阻率的变化较小，而后两项较大，即几何尺寸的变化率较大，故金属电阻的变化率主要是由几何尺寸变化引起的，以金属丝、金属箔制作的应变片传感器就是基于这种原理工作的。

定义

式中，π为材料压阻系数；σ为材料承受应力。

引入横向变形的关系，则电阻变化率可进一步表示为

式中，K=πE＋1＋2μ为材料灵敏系数。

对金属材料来说，πE可以忽略不计，而泊松系数为0.25～0.5，故灵敏系数为

对硅基半导体来说，1＋2μ可以忽略不计，而压阻系数π=40×10-11～80×10-11 m2/N，弹性模量E=1.67×1011 N/m2，故

也就是说，采用硅基半导体材料制作的压阻传感器灵敏系数比金属应变片大50～100倍，灵敏度高是这类传感器的突出优点。同时，由于半导体材料温度系数较大，所以应在设计和应用中采取相应的温度补偿措施。