傳感器用應變計的核心材料演進
應變計作為傳感器感知機械形變的核心元件，其材料演進史深刻反映了工業(yè)測量精度與場景需求的雙重驅動。從早期金屬箔應變計到半導體應變計的迭代，材料科學的突破推動了傳感器性能的跨越式提升。
一、金屬箔應變計：工業(yè)測量的基石（1950-1970年代）
金屬箔應變計以鎳鉻合金、康銅等金屬箔材為核心，通過光刻腐蝕工藝制成敏感柵。其優(yōu)勢在于結構穩(wěn)定、線性度高，且箔柵厚度�。�0.003-0.01mm），散熱性能優(yōu)異，允許通過較大電流（100-300mA），適用于高溫、強磁場等極端環(huán)境。例如，在航空航天領域，金屬箔應變計可長期穩(wěn)定監(jiān)測發(fā)動機部件的應力分布，其輸出功率大、蠕變小的特性保障了數(shù)據(jù)可靠性。然而，金屬材料的應變靈敏度系數(shù)較低（K≈2-4），限制了其對微小形變的檢測能力。
二、半導體應變計：靈敏度革命（1970年代至今）
1960年代，硅單晶的壓阻效應被發(fā)現(xiàn)，半導體應變計應運而生。其核心材料為單晶硅，通過擴散、外延或薄膜工藝制成敏感柵，靈敏度系數(shù)可達金屬的50-80倍（K≈50-100）。這種躍遷源于半導體材料電阻率隨應力變化的特性——當硅晶格受壓時，載流子遷移率改變導致電阻率顯著變化，而非僅依賴幾何形變。例如，在汽車安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)中，半導體應變計可精準捕捉0.001mm級的碰撞形變，響應時間縮短至毫秒級。
三、材料迭代的驅動邏輯：場景需求與技術突破
金屬箔應變計的穩(wěn)定性使其成為工業(yè)標準，而半導體應變計的高靈敏度則開辟了動態(tài)測量新場景。隨著集成電路工藝發(fā)展，薄膜型半導體應變計通過藍寶石襯底外延技術，將工作溫度提升至300℃以上，解決了早期體型半導體應變計的熱漂移問題。如今，兩者在傳感器領域形成互補：金屬箔應變計主導靜態(tài)應力測量，半導體應變計則覆蓋振動、沖擊等動態(tài)場景，共同推動傳感器向高精度、寬溫域、多功能化演進。
