Z元件又名Z效应半导体敏感元件,简称Z元件。新型力敏Z元件是由俄罗斯传感器专家ZOTOV教授发明的,它具有体积小、功耗低、抗噪声能力强等优点,接近开关传感器与触觉传感器不同,触觉传感器是一种高品质传感器元件。
力敏Z元件是用厚度为500UM的N型硅单晶,采用特殊工艺,经过高温处理、单面打磨等过程,最后进和切割、焊接引线和封闭而成。Z元件可以简化为一个PN结和N型侧敏感层的复合结构。其测量电路是其电流一电压特性曲线。由于Z元件对温度敏感,如要获得对其他参数敏感的元件,可通过选取工作点使其对温度的敏感度下降,达到可以被忽略或可进行温度补偿的区域。当外力作用在Z元件的P端时,敏感层的电阻率变小,I-V特性曲线线性区斜率增大,达到电流IM值时,其电压值小于静态下曲线发生跳变时的电压,从而使特性曲线向左移动,施加力越大左移越大。反之,当外力作用在Z元件的N端时,敏感层的电阻率变大,I-V特性曲线性区斜率变小,达到电IM值时,压值大于静态下曲线发生跳变时的电压VM,从而使特性曲线向右移动,施加力越大右移越大。工程应用就是利用Z元件的这一特性工作的。
由于Z元件很薄、很脆,导致其能随的力有限,所以工程上其传力的机构都是在必须保证其安全的前提下设计的。触觉传感器的结构是其基本原理是通过平板结构的变形把力传递给Z力敏元件,这样,很大的力通过角电就转化成施加到Z力敏元件上很小的力,从而达到受力要求和测理要求。
Z元件的角觉传感器具有体积小、分辨力高、线性好、抗干扰能力强,而且转换电路非常简单等优点,从而使其小型化,易于安装在机器人手抓上。 |