Z元件又名Z效應(yīng)半導(dǎo)體敏感元件，簡稱Z元件。新型力敏Z元件是由俄羅斯傳感器專家ZOTOV教授發(fā)明的，它具有體積小、功耗低、抗噪聲能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，接近開關(guān)傳感器與觸覺傳感器不同，觸覺傳感器是一種高品質(zhì)傳感器元件。
力敏Z元件是用厚度為500UM的N型硅單晶，采用特殊工藝，經(jīng)過高溫處理、單面打磨等過程，最后進(jìn)和切割、焊接引線和封閉而成。Z元件可以簡化為一個(gè)PN結(jié)和N型側(cè)敏感層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。其測量電路是其電流一電壓特性曲線。由于Z元件對溫度敏感，如要獲得對其他參數(shù)敏感的元件，可通過選取工作點(diǎn)使其對溫度的敏感度下降，達(dá)到可以被忽略或可進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膮^(qū)域。當(dāng)外力作用在Z元件的P端時(shí)，敏感層的電阻率變小，I-V特性曲線線性區(qū)斜率增大，達(dá)到電流IM值時(shí)，其電壓值小于靜態(tài)下曲線發(fā)生跳變時(shí)的電壓，從而使特性曲線向左移動(dòng)，施加力越大左移越大。反之，當(dāng)外力作用在Z元件的N端時(shí)，敏感層的電阻率變大，I-V特性曲線性區(qū)斜率變小，達(dá)到電IM值時(shí)，壓值大于靜態(tài)下曲線發(fā)生跳變時(shí)的電壓VM，從而使特性曲線向右移動(dòng)，施加力越大右移越大。工程應(yīng)用就是利用Z元件的這一特性工作的。
由于Z元件很薄、很脆，導(dǎo)致其能隨的力有限，所以工程上其傳力的機(jī)構(gòu)都是在必須保證其安全的前提下設(shè)計(jì)的。觸覺傳感器的結(jié)構(gòu)是其基本原理是通過平板結(jié)構(gòu)的變形把力傳遞給Z力敏元件，這樣，很大的力通過角電就轉(zhuǎn)化成施加到Z力敏元件上很小的力，從而達(dá)到受力要求和測理要求。
Z元件的角覺傳感器具有體積小、分辨力高、線性好、抗干擾能力強(qiáng)，而且轉(zhuǎn)換電路非常簡單等優(yōu)點(diǎn)，從而使其小型化，易于安裝在機(jī)器人手抓上。 |
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