金属应变仪与半导体应变仪在工作原理上有何不同

金属应变计的工作机理是所谓几何效应：当应变计拉长时，则其截面积减小，从而造成电阻增大。金属应变计主要是采用康铜之类的Cu-Ni合金来制作，往往采用弯曲的条状结构。这种应变计在较小的功耗下具有较大的灵敏度和较大的电阻。

半导体应变计的工作机理，除了几何效应以外，还有更为重要的所谓压阻效应(压电效应)：当应变计拉长或者缩短时，半导体的载流子迁移率将发生变化，则导致电阻变化。半导体应变计主要是采用Si来制作，常常采用扩散或者离子注入式的结构，这与IC工艺兼容。这种应变计具有较好的温度稳定性、更好的线性度、更大的应变范围和使用灵活（如易于附着在弯曲表面上）。为了提高灵敏度和线性度，往往采用p型半导体（不用n型半导体）；而且为了提高温度稳定性，多半采用高掺杂半导体（1020cm-3，但要折中考虑灵敏度）。

在应力作用下，应变计的长度L、面积A和电阻率ρ都将发生变化，这就造成电阻R发生变化，其电阻变化率为

ΔR/R = (ΔL/L)-(ΔA/A)+(Δρ/ρ) = e(1+2n+P)

式中e=ΔL/L是应变，n是Poisson比，P是表征压阻效应大小性能的参量（称为量规因子，P = (Δρ/ρ)/(ΔL/L) ）。

根据半导体压阻效应，对于p型Si的[110]晶向的压阻应变计有Δρ/ρ ≈ σL Y eL，则得到：

P = (ΔR/R)/(ΔL/L) ≈ (Δρ/ρ)/e ≈ Y σL

其中的σL是纵向（沿着[110]晶向）的压阻系数，Y是杨氏d性模量。

在一定应变下，电阻的变化越大，应变计的灵敏度也就越高，因此可把单位应变时的DR/R定义为应变灵敏度G，即有：

G = (ΔR/R)/e = 1+2n+P

量规因子P越大，压阻应变计的灵敏度就越高。对于p型Si[110]压阻应变计，因为σL≈72×10-11Pa-1，Y≈170GPa，则得到P≈122；而对于金属的压阻应变计，则量规因子很小，只有P≈1.7。因此见到，半导体压阻应变计的灵敏度要远高于金属应变计。

压阻效应（piezoresistive effect），物理现场，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。

它是C.S史密斯在1954年对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试中发现的。半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门

单晶硅时要被选择作为在模拟-数字电路，设计所用的材料中的一种1954由CS史密斯硅和锗的多次发现大的压阻效应。从那时起，它已被广泛用作压力传感器和应变传感器。

半导体中的压阻效应

半导体的压阻效应可能比几何效应大几个数量级，并且在诸如锗，多晶硅，非晶硅，碳化硅和单晶硅等材料中发现。这使得可以制造具有非常高灵敏度的半导体应变仪。

在精确测量中，半导体应变仪通常比金属应变仪对环境条件（尤其是温度）更敏感，并且难以 *** 作。

以上内容参考：压阻效应 - 百度百科

超声波检测仪（检测桩基混凝土的密实程度）、小应变仪（敲击振动法，检测桩基整体承载力）、大应变仪（检测桩基承载力和沉降）超声波检测仪 超声波检测仪泄漏检测系统不同于特定气体感应器受限于它所设计来感应的特定气体，而是以声音来检测。任何气体通过泄漏孔都会产生涡流，会有超音波的波段的部份，使得超音波检测仪泄漏检测系统能够感应任何种类的气体泄漏。用超声波检测仪泄漏检测系统扫描，可从耳机听到泄漏声或看到数位信号的变动。越接近泄漏点，越明显。 若现场环境吵杂，可用橡皮管缩小接收区和遮蔽拮抗超音波。应变仪 strain gauge 一般也称电阻应变仪。有线应变仪、箔应变仪、半导体应变仪等。随着变形会发生电阻值变化的应变片按规定方向贴在试件表面，由于试件表面应变造成应变片的电阻值变化。人们用高灵敏度检流计测出电阻值的变化。并用此推得应变值的大小变化。应变仪广泛应用于材料的力学性能检测中，例如测定材料拉伸模量，就是用所加负荷和同时由贴在试件表面的应变片测出的应变值经计算而得。

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