半导体应变传感器 半导体压力传感器原理及结构

半导体压力传感器原理及结构

　　半导体压力传感器原理

　　半导体压力传感器可分为两类，一类是根据半导体PN结（或肖特基结）在应力作用下，I-υ特性发生变化的原理制成的各种压敏二极管或晶体管。这种压力敏感元件的性能很不稳定，未得到很大的发展。另一类是根据半导体压阻效应构成的传感器，这是半导体压力传感器的主要品种。早期大多是将半导体应变片粘贴在弹性元件上，制成各种应力和应变的测量仪器。60年代，随着半导体集成电路技术的发展，出现了由扩散电阻作为压阻元件的半导体压力传感器。这种压力传感器结构简单可靠，没有相对运动部件，传感器的压力敏感元件和弹性元件合为一体，免除了机械滞后和蠕变，提高了传感器的性能。

　　半导体的压阻效应 　半导体具有一种与外力有关的特性，即电阻率（以符号ρ 表示）随所承受的应力而改变，称为压阻效应。单位应力作用下所产生的电阻率的相对变化，称为压阻系数，以符号π表示。以数学式表示为 墹ρ/ρ=πσ

　　式中σ 表示应力。半导体电阻承受应力时所产生的电阻值的变化（墹R/R），主要由电阻率的变化所决定，所以上述压阻效应的表达式也可写成 墹R/R=πσ

　　在外力作用下，半导体晶体中产生一定的应力（σ）和应变（ε），它们之间的相互关系，由材料的杨氏模量（Y）决定，即 Y=σ/ε

　　若以半导体所承受的应变来表示压阻效应，则是 墹R/R=Gε

　　G 称为压力传感器的灵敏因子，它表示在单位应变下所产生的电阻值的相对变化。

　　压阻系数或灵敏因子是半导体压阻效应的基本物理参数。它们之间的关系正如应力与应变之间的关系一样，由材料的杨氏模量决定，即 G=πY

　　由于半导体晶体在弹性上各向异性，杨氏模量和压阻系数随晶向而改变。半导体压阻效应的大小，还与半导体的电阻率密切有关，电阻率越低灵敏因子的数值越小。扩散电阻的压阻效应由扩散电阻的晶体取向和杂质浓度决定。杂质浓度主要是指扩散层的表面杂质浓度。

　　半导体压力传感器结构

　　常用的半导体压力传感器选用N 型硅片作为基片。先把硅片制成一定几何形状的弹性受力部件，在此硅片的受力部位，沿不同的晶向制作四个P型扩散电阻，然后用这四个电阻构成四臂惠斯登电桥，在外力作用下电阻值的变化就变成电信号输出。这个具有压力效应的惠斯登电桥是压力传感器的心脏，通常称作压阻电桥（图1）。压阻电桥的特点是：①电桥四臂的电阻值相等（均为R0）；②电桥相邻臂的压阻效应数值相等、符号相反；③电桥四臂的电阻温度系数相同，又始终处于同一温度下。图中R0为室温下无应力时的电阻值；墹RT为温度变化时由电阻温度系数（α）所引起的变化；墹Rδ为承受应变（ε）时引起的电阻值变化；电桥的输出电压为 u=I0墹Rδ=I0RGδ　 （恒流源电桥）

　　式中I0为恒流源电流， E为恒压源电压。压阻电桥的输出电压直接与应变（ε）成正比，与电阻温度系数引起的RT无关，这使传感器的温度漂移大大减小。半导体压力传感器中应用最广的是一种检测流体压力的传感器。其主要结构是全部由单晶硅材料构成的膜盒（图2）。膜片制成杯状，杯底是承受外力的部分，压力电桥就制作在杯底上面。用同样的硅单晶材料制成圆环台座，然后把膜片粘结在台座上。这种压力传感器具有灵敏度高、体积小、固体化等优点，已在航空、宇宙航行、自动化仪表和医疗仪器等方面得到广泛应用。

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2024年巴西半导体应变式传感器市场机会及渠道调研报告

报告摘要

近年来，巴西的经济状况呈现出一定的波动和复苏趋势。从GDP增长来看，巴西经济近年有所增长。根据巴西地理统计局发布的统计数字，巴西2022年国内生产总值（GDP）达到9.9万亿雷亚尔（约合1.92万亿美元），比上年增长2.9%。2023年，巴西的GDP达到了10.9万亿雷亚尔（约合2.19万亿美元），同样实现了2.9%的增长。 2024年，巴西中央银行在5月13日上调了该国2024年的GDP增长预期，从2.05%上调至2.09%，并将2025年的增长预期维持在2%。

本文重点关注巴西市场主要的国外及巴西本土企业，分析巴西市场总体竞争格局、目前现状及未来趋势。

据QYResearch最新调研，2023年全球半导体应变式传感器市场销售收入达到了0亿元，预计2030年可以达到0亿元，未来几年年复合增长率(CAGR)为0。巴西市场而言，预计2024-2030期间年复合增长率(CAGR)为xx%，高于全球的xx%，2030年巴西市场市场规模将达到xx亿元。

本研究项目旨在深度挖掘巴西市场半导体应变式传感器的增长潜力与发展机会，分析巴西市场竞争态势、销售模式、客户偏好、整体市场营商环境，为国内企业出海开展业务提供客观参考意见。

BCM SENSOR TECHNOLOGIES、Micron Instrument、Kyowa Electronic Instruments和HT SENSOR TECHNOLOGY是半导体应变式传感器行业的领跑企业，总共约占50%的市场份额。欧洲地区是全球市场的主要地区，占据了大约35%的市场份额。

本文核心内容：

p 市场空间：全球半导体应变式传感器行业市场空间、巴西市场发展空间。

p 竞争态势：全球半导体应变式传感器份额，巴西市场企业份额。

p 销售模式：巴西市场销售模式、本地代理商

p 客户情况：巴西本地客户及偏好分析

p 营商环境：巴西营商环境分析

本文纳入的企业包括国外及巴西本土半导体应变式传感器企业，以及相关上下游企业等，部分名单如下：

p BCM Sensor

p Micron Instruments

p Kyowa

p HT Sensor

本文正文共7章，各章节主要内容如下：

p 第1章：半导体应变式传感器定义、市场规模及发展概况等

p 第2章：巴西营商环境分析

p 第3章：行业竞争格局及竞争对手分析

p 第4章：半导体应变式传感器主要企业简介

p 第5章：销售渠道及目标客户分析、巴西半导体应变式传感器进出口情况分析

p 第6章：行业发展趋势及影响因素分析

p 第7章：报告结论

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