Hva er en piezoresistiv sensor?
En piezoresistiv sensor er en anordning som gjør bruk av endringer i resistiviteten til visse halvledermaterialer når de utsettes for mekanisk belastning for å utføre en elektronisk handling. Dette piezoresistive fenomenet er basert på disse materialers tendens til å gjennomgå endringer i deres latente resistive egenskaper når de blir bøyd av eksponering for trykk eller stress. Dette medfører en tilsvarende endring i enhver elektrisk strøm som går gjennom enheten som oversettes til en måling eller avlesning. Halvledermaterialer som vanligvis brukes i piezoresistive enheter, er vanligvis de samme basiske metall- og silikonfamiliene som brukes i de fleste elektroniske komponenter. Disse komponentene er tilgjengelige med et bredt spekter av følsomhetsegenskaper for å imøtekomme kravene fra forskjellige bransjer.
Når visse halvledermaterialer blir utsatt for mekanisk belastning, endres deres resistivitet eller grunnleggende evne til å motsette seg elektrisk strømstrøm. Denne endringen i materialets resistive karakter endrer åpenbart dens spesifikke motstandsverdi. Dette resulterer i en økning eller fall i strømmen som føres gjennom enheten som deretter brukes til å indikere eller måle stressen som er involvert. Den piezoresistive effekten utnyttes for å skape en rekke avbøyningssensitive halvledere som brukes til å registrere og måle spenningsinduserende krefter som akselerasjon og trykk.
Denne typen sensorer er vanligvis konstruert av halvledersubstrater slik som germanium, polykrystallinsk silikon, amorf silikon og enkelkrystall silikon. En typisk sensor består av en trykkfølsom halvledermembran med flere n + og p + kontakter festet til den. Elektrisk strøm føres gjennom skiven med en hastighet avhengig av dens motstand. Denne strømoverføringen og den resulterende avlesningen varierer i henhold til motstandsendringene i komponenten når membranen blir utsatt for trykk. Disse sensorene varierer i kompleksitet fra enkle piezoresistorer med begrenset rekkevidde og temperaturstabilitet til svært stabile og nøyaktige Piezo-FET-er.
Den piezoresistive sensoren brukes i en rekke bruksområder som involverer mekanisk spenningsmåling. Bilindustrien bruker dem som vakuum- og trykksensorer eller for å gi indikasjon på olje- og gassnivå. De brukes også i det medisinske feltet i apparater som blodtrykksmålingsutstyr. Dybdemålere brukt av dyphavsdykkere benytter også piezoresistiv sensorteknologi for å produsere nøyaktige dybdemålinger. Disse enhetene brukes også i fly høydemetre og barometriske trykkinstrumenter.
Trykkavhengige sensorer av denne typen blir også ofte brukt i elektroniske måleinstrumenter som bruker kretsløp og komponenter som Wheatstone Bridge og bipolare transistorer. Akselerometre som brukes til å måle posisjonering, akselerasjon og vibrasjonskrefter bruker også piezoresistiv sensorteknologi for å produsere avlesningene. Denne teknologien har også funnet veien inn i det hjemlige miljøet med mange oppvaskmaskiner, støvsugere og vaskemaskinprodusenter som bruker dem i sine produkter.