隨著硅微機(jī)械技術(shù)（MEMS）的迅速發(fā)展，各種基于MEMS技術(shù)的器件也應(yīng)運(yùn)而生。目前，壓力傳感器、沖擊加速度傳感器、光開關(guān)等得到了廣泛的應(yīng)用。具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高的特點(diǎn)，而且其加工工藝與傳統(tǒng)的集成電路工藝有一定的兼容性，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化和批量生產(chǎn)，它自出現(xiàn)以來就引起了人們的廣泛關(guān)注，并迅速應(yīng)用于汽車、醫(yī)藥、導(dǎo)航與控制、生化分析、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。其中，沖擊加速度傳感器是應(yīng)用廣泛的例子之一。沖擊加速度傳感器的原理因應(yīng)用的不同而不同，包括壓阻式、電容式、壓電式、諧振式等。
通過對(duì)不同沖擊加速度傳感器的原理、制造工藝及應(yīng)用的介紹，使他們對(duì)沖擊加速度傳感器有更全面的了解。
MEMS壓阻式?jīng)_擊加速度傳感器的傳感元件由彈性梁、質(zhì)量塊和固定框架組成。壓阻式?jīng)_擊加速度傳感器本質(zhì)上是一個(gè)力傳感器。它通過測(cè)量固定質(zhì)量在加速度作用下產(chǎn)生的力F來測(cè)量加速度a。在目前的研究尺度上，可以認(rèn)為其基本原理仍然遵循牛頓第二定律。換句話說，當(dāng)加速度a作用于傳感器時(shí)，傳感器的慣性質(zhì)量將產(chǎn)生慣性力：F=ma。當(dāng)慣性力F作用在傳感器的彈性梁上時(shí)，它將產(chǎn)生與F成比例的應(yīng)變。此時(shí)，彈性梁上的變阻器也將產(chǎn)生變化△ R、 由變阻器組成的惠斯通電橋輸出與電壓成正比的電壓信號(hào)。
壓阻式加速度計(jì)原理：系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)電路采用壓阻式全橋作為信號(hào)檢測(cè)電路。
橋采用恒壓源供電，橋電壓為。如果是正應(yīng)變電阻，是負(fù)應(yīng)變電阻，則電橋的輸出表達(dá)式為：
我們?cè)陔娮杵鞑季衷O(shè)計(jì)和制造過程中確保壓敏電阻的一致性。因此，可以認(rèn)為某些壓敏電阻和壓敏電阻的變化是相等的，即：
然后，橋接器輸出的表達(dá)式變?yōu)椋?/span>
靈敏度原理：采用壓阻信號(hào)檢測(cè)原理，其核心是半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指當(dāng)材料受到外部機(jī)械應(yīng)力時(shí)，材料的體積電阻率發(fā)生變化的材料特性。晶體結(jié)構(gòu)的變形破壞了能帶結(jié)構(gòu)，改變了電子遷移率和載流子密度，改變了材料的電阻率或電導(dǎo)率。當(dāng)金屬電阻線未受力時(shí)，原始電阻值為：電阻絲的電阻率；電阻絲長(zhǎng)度；電阻絲的橫截面積。
當(dāng)電阻絲受到拉伸時(shí)，它會(huì)拉長(zhǎng)，橫截面積會(huì)相應(yīng)減小，并且由于晶格變形等因素的影響，電阻率會(huì)發(fā)生變化，因此電阻值會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于用相對(duì)變化表示的總微分，有壓阻系數(shù)常用的半導(dǎo)體電阻材料是硅和鍺。摻雜雜質(zhì)可以形成p型或n型半導(dǎo)體。壓阻效應(yīng)是在外力作用下，原子晶格排列發(fā)生變化，從而引起載流子遷移率和濃度的變化。
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