电子产品世界

Analysis of the Strain of Piezoresistive Sensor and Temperature Crossed Sensitivity
ZHAO Fan
(Shanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)
Abstract: With the help of Thaler expanding formu la of dualistic function, the author gave the formula of computing the strain a nd temperature crossed sensitivity, explained the physical meaning. Combining real measurement data, he evaluated the crossed sensitivity.
Key words: piezoresistive sensor; strain; temperature; crossed s ensitivity

1 应变与温度交叉灵敏度计算公式的给出

压阻式传感器是在圆形硅膜片上扩散出四个电阻，这四个电阻接成惠斯登电桥。假设四个扩散电阻的起始电阻都相等且为R，当有应力作用时，两个电阻的阻值增加，增加量为ΔR，两个电阻的阻值减小，减小量为ΔR；另外由于温度影响，使每个电阻都有ΔRT的变化量。若电桥的供桥电压为U，则它的输出电压为：

式中：πL—压阻系数；E—电阻半导体材料的弹性模量；S=πL·E—传感器的灵敏度。

根据四个电阻本身的温度特性，设它们的温度系数为α，则：

当传感器受应变ε和温度T的作用，则由泰勒公式在初始应变ε0和环境温度T0下将式(4)展开得：

灵敏度，当不考虑温度影响时，该项为常值；SεT=USα，定义为应变与温度的交叉灵敏度。

第三项、第四项及以后各项为温度变化项，忽略掉ΔT的高阶项，温度与传感器的输出呈线性关系，令ST=USεα，定义为传感器的温度灵敏度。忽略掉高阶项，式(6)又可写为：

关键词： 灵敏度 分析 交叉 温度 应变 传感器