O que é um sensor piezoresistivo?
Um sensor piezoresistivo é um dispositivo que faz uso de alterações na resistividade de certos materiais semicondutores quando submetido a estresse mecânico para efetuar uma ação eletrônica. Esse fenômeno piezoresistivo é baseado na tendência desses materiais a sofrer alterações em suas características resistivas latentes quando flexionadas pela exposição a pressão ou estresse. Isso causa uma alteração correspondente em qualquer corrente elétrica que passa pelo dispositivo, que se traduz em uma medição ou leitura. Os materiais semicondutores comumente usados em dispositivos piezoresistivos geralmente são as mesmas famílias básicas de metal e silicone usadas na maioria dos componentes eletrônicos. Esses componentes estão disponíveis com uma ampla gama de características de sensibilidade para atender aos requisitos de diversos setores.
Quando certos materiais semicondutores são expostos a tensões mecânicas, sua resistividade ou capacidade básica de se opor ao fluxo de corrente elétrica muda. Essa mudança no caráter resistivo dos materiais obviamente altera seu valor de resistência específico. Isso resulta em um aumento ou queda de qualquer corrente passada pelo dispositivo que é usada para indicar ou medir o estresse envolvido. O efeito piezoresistivo é aproveitado para criar uma variedade de dispositivos semicondutores sensíveis à deflexão, usados para registrar e medir forças indutoras de tensão, como aceleração e pressão.
Esse tipo de sensor geralmente é construído com substratos semicondutores, como germânio, silicone policristalino, silicone amorfo e silicone monocristalino. Um sensor típico consiste em um diafragma semicondutor sensível à pressão com vários contatos n + ep + conectados a ele. A corrente elétrica é passada através da bolacha a uma taxa dependendo de sua resistência. Essa transferência de corrente e a leitura resultante diferem de acordo com as alterações de resistência no componente quando o diafragma é exposto à pressão. Esses sensores variam em complexidade, de piezoresistores simples com alcance e estabilidade de temperatura limitados a piezo-FETs altamente estáveis e precisos.
O sensor piezoresistivo é usado em uma ampla variedade de aplicações que envolvem medição de tensão mecânica. A indústria automotiva os emprega como sensores de vácuo e pressão ou para indicar os níveis de óleo e gás. Eles também são usados na área médica em dispositivos como equipamentos de medição de pressão arterial. Os medidores de profundidade usados por mergulhadores de profundidade também empregam tecnologia de sensor piezoresistivo para produzir leituras de profundidade precisas. Esses dispositivos também são usados em altímetros de aeronaves e instrumentos de pressão barométrica.
Sensores dependentes de pressão desse tipo também são freqüentemente usados em instrumentos de medição eletrônicos que usam circuitos e componentes como a ponte de Wheatstone e transistores bipolares. Os acelerômetros usados para medir a orientação posicional, as forças de aceleração e vibração também utilizam a tecnologia de sensores piezoresistivos para produzir suas leituras. Essa tecnologia também chegou ao ambiente doméstico com muitas máquinas de lavar louça, aspiradores de pó e fabricantes de máquinas de lavar roupa que os utilizam em seus produtos.