ピエゾ抵抗センサーとは何ですか？

ピエゾ抵抗センサーは、機械的ストレスを受けたときに特定の半導体材料の抵抗率の変化を利用して電子的作用を生じさせるデバイスです。 このピエゾ抵抗現象は、これらの材料が圧力やストレスにさらされると曲がり、潜在的な抵抗特性が変化する傾向に基づいています。 これにより、デバイスを通過する電流に対応する変化が生じ、測定または読み取りに変換されます。 通常、ピエゾ抵抗デバイスで使用される半導体材料は、ほとんどの電子部品で使用される基本的な金属およびシリコンファミリと同じです。 これらのコンポーネントは、さまざまな業界の要件に合わせて、幅広い感度特性で利用できます。

特定の半導体材料が機械的ストレスにさらされると、その抵抗率、または電流の流れに対抗する基本的な能力が変化します。 材料の抵抗特性のこの変化は、明らかにその固有抵抗値を変化させます。 これにより、デバイスに流れる電流の上昇または下降が発生し、関連するストレスの表示または測定に使用されます。 ピエゾ抵抗効果を利用して、加速度や圧力などの応力を誘発する応力を記録および測定するために使用される、たわみに敏感な半導体デバイスの範囲を作成します。

この種のセンサーは、通常、ゲルマニウム、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコンなどの半導体基板で構成されています。 一般的なセンサーは、いくつかのn +およびp +接点が取り付けられた感圧半導体ダイアフラムで構成されています。 電流は、その抵抗に応じた速度でウェーハを通過します。 ダイアフラムが圧力にさらされたとき、この電流伝達と結果の読み出しは、コンポーネントの抵抗変化によって異なります。 これらのセンサーは、限られた範囲と温度安定性を備えた単純なピエゾ抵抗器から、非常に安定した高精度のピエゾFETまで、複雑な範囲に及びます。

ピエゾ抵抗センサーは、機械的応力測定を含むさまざまなアプリケーションで使用されます。 自動車業界では、これらを真空および圧力センサーとして、または石油とガスのレベルを示すために採用しています。 また、血圧測定機器などのデバイスの医療分野でも使用されています。 深海ダイバーが使用する深度ゲージは、ピエゾ抵抗センサー技術を使用して正確な深度測定値を生成します。 これらのデバイスは、航空機の高度計や気圧計でも使用されています。

このタイプの圧力依存センサーは、ホイートストンブリッジやバイポーラトランジスタなどの回路やコンポーネントを使用する電子計測器でもよく使用されます。 位置の向き、加速度、および振動力を測定するために使用される加速度計も、ピエゾ抵抗センサーテクノロジーを使用して読み取り値を生成します。 この技術は、多くの食器洗い機、掃除機、洗濯機メーカーが製品に使用しているため、家庭環境にも取り入れられています。