Датчики деформации

Задачи и вопросы

1.1. По экспериментальным зависимостям величины со­противления R тензорезисторов от относительной деформа­ции растяжения Δl/l построить деформационные характери­стики и определить коэффициент тензочувствительности К_Т:

а) для металлического тензорезистора

R, Ом	99,10	99,22	99,31	99,40
Δl/l		1,3·10^-3	2·10^-3	2,9·10^-3

б) для резистора из n-Si в <111>

R, Ом	577,5	576,7	575,9	574,4	573,5
Δl/l		0,4·10^-3	0,7·10^-3	1,1·10^-3	1,5·10^-3

в) для резистора из p-Si в <111>

R, Ом	495,3	499,1	503,3	507,2	513,7	520,7	527,4
		0,19·10^-3	0,38·10^-3	0,57·10^-3	0,76·10^-3	0,95·10^-3	1,14·10^-3

1.2. При сжатии p-Ge снимается вырождение валентной зоны. В каких направлениях смещаются подзоны «тяжелых» и «легких» дырок?

1.3. По деформационной характеристике тензорезистора из p-Si, приведенной на рисунке, рассчитать коэффициент тен­зочувствительности при сжатии и растяжении.

1.4. Решить предыдущую задачу для тензорезистора из n-Si.

Деформационные характеристики

тензорезисторов из p-Si (a) и n-Si (б)

1.5. Полупроводниковый тензорезистор, имеющий ко­эффициент тензочувствительности К_Т = 120 и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) α = 0,1 % К^-1, использу­ется без температурной компенсации. Какая «кажущаяся» де­формация будет зарегистрирована тензорезистором при изме­нении температуры окружающей среды на 20 К?

1.6. Определить деформацию, измеренную тензорези­стором из n-Si с коэффициентом тензочувствительности К_Т = - 50, если его сопротивление R = 1,2 кОм, а номинальное сопротивление R₀ = 1 кОм.

1.7. Построить деформационную характеристику тензо­резистора по следующим значениям его сопротивления R при относительной деформации

R, Ом	400,0	401,5	404,0	407,0
		-1·10^-3	-3·10^-3	-5·10^-3

Определить коэффициент тензочувствительности и сде­лать вывод о материале тензорезистора.

1.8. Решить предыдущую задачу, считая значения поло­жительными.

1.9. Определить сопротивление тензорезистора из p-Si при его сжатии до = 10^-4, если коэффициент тензочувстви­тельности К_Т = 120, а номинальное сопротивление составляет R₀ = 675 Ом.

1.10. Почему при деформации n-Si в <111> тензочувст­вительность минимальна?

1.11. Почему максимальный тензоэффект в n-Ge наблю­дается <111>?

1.12. Чем объясняется большое значение коэффициента тензочувствительности в p-Ge?

1.13. Почему металлические тензорезисторы имеют ма­лую тензочувствительность по сравнению с полупроводнико­выми?

1.14. Почему максимальный тензоэффект в n-Si наблю­дается в <100>?

1.15. Почему в тензометрии не используются собствен­ные полупроводники? Как изменяется коэффициент тензочув­ствительности при увеличении концентрации легирующей примеси?

1.16. Объяснить, почему у всех металлов в области пла­стической деформации коэффициент тензочувствительности К_Т = 2?

1.17. От каких параметров зависит тензочувствитель­ность тензодиодов?

1.18. Можно ли металлическим тензорезистором с коэф­фициентом тензочувствительности К_Т = 3 и номинальным со­противлением R₀ = 400 Ом измерить деформацию = 10^-5? Обосновать ответ.

1.19. Для измерения деформаций в диапазоне от 10^-4 до 10^-3 используется тензорезистор с коэффициентом тензочув­ствительности К_Т = 100. Какова погрешность измерения де­формации при изменении температуры окружающей среды на ΔТ = 10 К, если температурный коэффициент сопротивления α = 0,1% К^-1, а температурная компенсация сопротивления тензорезистора не предусмотрена?

Дата добавления: 2015-08-20