Cos'è un sensore piezoresistivo?

Un sensore piezoresistivo è un dispositivo che utilizza i cambiamenti nella resistività di alcuni materiali a semiconduttore se sottoposto a sollecitazioni meccaniche per effettuare un'azione elettronica.Questo fenomeno piezoresistivo si basa su questi materiali tendenza a subire cambiamenti nelle loro caratteristiche resistive latenti se flesse dall'esposizione alla pressione o allo stress.Ciò provoca una corrispondente modifica in qualsiasi corrente elettrica che passa attraverso il dispositivo che si traduce in una misurazione o una lettura.I materiali a semiconduttore comunemente usati nei dispositivi piezoresistivi sono generalmente le stesse famiglie di base metalliche e siliconiche utilizzate nella maggior parte dei componenti elettronici.Questi componenti sono disponibili con una vasta gamma di caratteristiche di sensibilità per soddisfare i requisiti di diverse industrie.

Quando alcuni materiali a semiconduttore sono esposti allo stress meccanico, alla loro resistività o alla capacità di base di opporsi al flusso di corrente elettrica, cambiamenti.Questo cambiamento nel carattere resistivo dei materiali ovviamente cambia il suo valore di resistenza specifico.Ciò si traduce in un aumento o in una caduta in qualsiasi corrente passata attraverso il dispositivo che viene quindi utilizzato per indicare o misurare lo stress coinvolto.L'effetto piezoresistivo viene sfruttato per creare una serie di dispositivi a semiconduttore sensibili alla deflessione utilizzati per registrare e misurare forze inducenti inducendo lo stress come l'accelerazione e la pressione.

Questo tipo di sensore è in genere costruito da substrati a semiconduttore come germanio, silicone policristallino, silicone amorfo e silicone a cristallo singolo.Un sensore tipico è costituito da un diaframma a semiconduttore sensibile alla pressione con diversi contatti N+ e P+ attaccati ad esso.La corrente elettrica viene passata attraverso il wafer ad una velocità a seconda della sua resistenza.Questa corrente di trasferimento e la lettura risultante differiscono in base alle variazioni di resistenza nel componente quando il diaframma è esposto alla pressione.Questi sensori vanno in complessità da semplici piezoresistri con intervallo limitato e stabilità di temperatura a piezo-fet altamente stabili e accurati.

Il sensore piezoresistivo viene utilizzato in un'ampia varietà di applicazioni che coinvolgono la misurazione della sollecitazione meccanica.L'industria automobilistica li impiega come sensori di vuoto e pressione o per indicare i livelli di petrolio e gas.Sono anche utilizzati nel campo medico in dispositivi come l'attrezzatura di misurazione della pressione sanguigna.I calibri di profondità utilizzati dai subacquei del mare profondo impiegano anche tecnologie di sensori piezoresistenti per produrre letture di profondità accurate.Questi dispositivi sono utilizzati anche negli altimetri degli aeromobili e negli strumenti a pressione barometrica.

I sensori dipendenti dalla pressione di questo tipo sono spesso utilizzati anche negli strumenti di misurazione elettronica che utilizzano circuiti e componenti come il ponte di Wheatstone e i transistor bipolari.Gli accelerometri utilizzati per misurare le forze di orientamento posizionale, accelerazione e vibrazione utilizzano anche la tecnologia dei sensori piezoresistenti per produrre le loro letture.Questa tecnologia si è anche fatta strada nell'ambiente domestico con molte lavastoviglie, aspirapolvere e produttori di lavatrice che li utilizzano nei loro prodotti.