¿Qué es un sensor piezoresistivo?
Un sensor piezoresistivo es un dispositivo que utiliza cambios en la resistividad de ciertos materiales semiconductores cuando se somete a una tensión mecánica para efectuar una acción electrónica. Este fenómeno piezoresistivo se basa en la tendencia de estos materiales a sufrir cambios en sus características de resistencia latente cuando se flexionan por la exposición a la presión o al estrés. Esto provoca un cambio correspondiente en cualquier corriente eléctrica que pase por el dispositivo, lo que se traduce en una medición o lectura. Los materiales semiconductores comúnmente utilizados en dispositivos piezoresistivos son generalmente las mismas familias básicas de metal y silicona que se usan en la mayoría de los componentes electrónicos. Estos componentes están disponibles con una amplia gama de características de sensibilidad para adaptarse a los requisitos de diversas industrias.
Cuando ciertos materiales semiconductores están expuestos a tensiones mecánicas, su resistividad o capacidad básica para oponerse al flujo de corriente eléctrica cambia. Este cambio en el carácter resistivo de los materiales obviamente cambia su valor de resistencia específico. Esto da como resultado un aumento o disminución de cualquier corriente que pase a través del dispositivo, que luego se utiliza para indicar o medir el estrés involucrado. El efecto piezoresistivo se aprovecha para crear una gama de dispositivos semiconductores sensibles a la deflexión que se utilizan para registrar y medir fuerzas inductoras de tensión, como la aceleración y la presión.
Este tipo de sensor está típicamente construido de sustratos semiconductores como germanio, silicona policristalina, silicona amorfa y silicona monocristalina. Un sensor típico consiste en un diafragma semiconductor sensible a la presión con varios contactos n + y p + unidos a él. La corriente eléctrica pasa a través de la oblea a una velocidad que depende de su resistencia. Esta transferencia de corriente y la lectura resultante difieren según los cambios de resistencia en el componente cuando el diafragma se expone a presión. Estos sensores varían en complejidad desde simples piezoresistores con rango limitado y estabilidad de temperatura hasta piezo-FET altamente estables y precisos.
El sensor piezoresistivo se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones que implican la medición de la tensión mecánica. La industria automotriz los emplea como sensores de vacío y presión o para indicar los niveles de petróleo y gas. También se utilizan en el campo de la medicina en dispositivos como equipos de medición de la presión arterial. Los medidores de profundidad utilizados por los buceadores de aguas profundas también emplean tecnología de sensores piezoresistivos para producir lecturas de profundidad precisas. Estos dispositivos también se utilizan en altímetros de aviones e instrumentos de presión barométrica.
Los sensores de este tipo dependientes de la presión también se usan a menudo en instrumentos de medición electrónicos que usan circuitos y componentes como el puente Wheatstone y los transistores bipolares. Los acelerómetros utilizados para medir la orientación posicional, la aceleración y las fuerzas de vibración también utilizan tecnología de sensores piezoresistivos para producir sus lecturas. Esta tecnología también se ha introducido en el entorno doméstico con muchos lavavajillas, aspiradoras y fabricantes de lavadoras que los utilizan en sus productos.