半导体应变片是根据什么原理工作的

半导体应变片是利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，又称半导体应变片。压阻效应是半导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象（见压阻式传感器）。半导体应变片需要粘贴在试件上测量试件应变或粘贴在d性敏感元件上间接地感受被测外力。利用不同构形的d性敏感元件可测量各种物体的应力、应变、压力、扭矩、加速度等机械量。半导体应变片与电阻应变片(见电阻应变片相比，具有灵敏系数高（约高 50～100倍）、机械滞后小、体积小、耗电少等优点。P型和N型硅的灵敏系数符号相反，适于接成电桥的相邻两臂测量同一应力。早期的半导体应变片采用机械加工、化学腐蚀等方法制成，称为体型半导体应变片。它的缺点是电阻和灵敏系数的温度系数大、非线性大和分散性大等。这曾限制了它的应用和发展。自70年代以来，随着半导体集成电路工艺的迅速发展，相继出现扩散型、外延型和薄膜型半导体应变片，上述缺点得到一定克服。半导体应变片主要应用于飞机、导d、车辆、船舶、机床、桥梁等各种设备的机械量测量。

电桥电路是由四个二端元件接成四边形形成的电路结构。各边称为电路的桥臂。激励源接到桥臂的一个对角上，另一对接电桥的负载或电桥的输出检测电路。　  电桥电路的分类电桥分为平衡电桥和不平衡电桥。直流电桥和交流电桥全臂桥（双差动电桥）、半臂桥（差动电桥）和单臂桥　  电桥电路的平衡        用电桥进行测量前，必须先使电桥电路处于平衡状态，即电桥无输出。 但由于应变片电阻值总有偏差，接触电阻，导线电阻等 存在，往往电桥不能平衡，因此需设置预调平衡电路。 在电桥中增加R 5电阻和 R 6电位器， R6 可分为两部分： R ‘6 = n1R 6R = n 2R 6n1 + n 2 = 1 见（b）将星形连接变为三角形连接，则 R 1’与R 2‘是分别并联在R1和R 2上的，只要调节 R’6和R‘’6就可使电桥平衡。3惠斯通电桥用欧姆表测量电阻虽然方便，但不够精确，而用伏安法测电阻，电表所引起的误差又难以消除，精确地测量电阻，常用惠斯通电桥。图为惠斯通电桥的电路图，当 B、D 两点的电势相等时，通过检流计的电流强度Ig=0，此时就称电桥平衡（可通过调节滑动触头 D 的位置来实现）。 根据串联电路中电阻与电压成正比的原理，可知此时应有R1:R2=Rx:R0一般来讲， R1 和 R2 由同一均匀电阻丝组成，其阻值与长度成正比，待测电阻的计算公式为 测出电阻丝长度L1 和L2 之比，再由标准电阻R0的阻值即可确定待测电阻 Rx 的阻值。　  交流电桥的工作原理       电路如图1所示。桥体有四个桥臂，分别由交流阻抗元件构成，在电桥的一个对角线ab接交流电源，另一个对角线cd上接交流指零仪。 调节各桥臂参数，当指零仪读数为0时，c、d两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 可见交流阻抗电桥的平衡条件包括两部分：一是相对桥臂阻抗模的乘积必须相等；二是相对桥臂阻抗幅角之和必须相等。因此，交流电桥的平衡调节，要比直流电桥复杂得多。为使电桥达到平衡，需要反复调节桥臂的参数，电桥达到平衡所需反复调节的次数叫做收敛性，收敛性好的电桥能较快取得平衡。电桥的收敛性取决于桥臂阻抗的性质及调节参数的选择，是衡量交流电桥性能的一个重要技术指标，对于收敛性差的电桥，由于比较难达到平衡而不常用。

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