擴(kuò)散硅壓力變送器的工作原理基于單晶硅材料的壓阻效應(yīng)，這是一種典型的半導(dǎo)體物理效應(yīng)。
當(dāng)單晶硅受到外力（壓力）作用產(chǎn)生機(jī)械形變時(shí)，其內(nèi)部原子晶格間距發(fā)生微小改變，導(dǎo)致材料內(nèi)部載流子遷移率與有效質(zhì)量發(fā)生變化，最終表現(xiàn)為電阻率發(fā)生可預(yù)測(cè)、可重復(fù)的改變，這種現(xiàn)象被稱為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。
在擴(kuò)散硅壓力傳感器中，核心敏感部件是采用高精度單晶硅制成的彈性膜片。通過(guò)半導(dǎo)體擴(kuò)散工藝，在硅膜片特定位置高溫?cái)U(kuò)散硼、磷等雜質(zhì)，形成四個(gè)阻值相等的壓敏電阻，并將其連接成惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。
在
無(wú)壓力作用時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，橋路輸出電壓為零。
當(dāng)
被測(cè)壓力作用于硅膜片時(shí)，膜片產(chǎn)生微小彈性形變，使擴(kuò)散在膜片上的四個(gè)壓敏電阻發(fā)生
阻值變化：
兩個(gè)方向受拉伸，電阻增大
兩個(gè)方向受壓縮，電阻減小
電阻的變化與壓力大小呈良好線性關(guān)系，使惠斯通電橋失去平衡，輸出一個(gè)與被測(cè)壓力成正比的微弱電壓信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)傳感器內(nèi)部的放大、溫度補(bǔ)償、線性校正、V/I 轉(zhuǎn)換等處理后，輸出標(biāo)準(zhǔn)的 4–20mA 模擬信號(hào) 或 HART、數(shù)字通訊信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)壓力到電信號(hào)的精確轉(zhuǎn)換。
與傳統(tǒng)金屬應(yīng)變片相比，半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)的靈敏度高出 50～100 倍，且單晶硅材料具有彈性優(yōu)異、無(wú)遲滯、無(wú)蠕變、重復(fù)性的特點(diǎn)，因此擴(kuò)散硅壓力變送器具備測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、抗震動(dòng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域壓力測(cè)量的主流技術(shù)。
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