Co to jest czujnik piezorezystyczny?

Czujnik piezorezystyczny to urządzenie, które wykorzystuje zmiany w rezystywności niektórych materiałów półprzewodnikowych, gdy jest poddawany naprężeniu mechanicznym, aby wpłynąć na działanie elektroniczne.To zjawisko piezorezystyczne opiera się na tych materiałach tendencji do zmiany ich ukrytych właściwości rezystancyjnych po zgięciu przez narażenie na ciśnienie lub naprężenie.Powoduje to odpowiednią zmianę dowolnego prądu elektrycznego przechodzącego przez urządzenie, co przekłada się na pomiar lub odczyt.Materiały półprzewodników powszechnie stosowane w urządzeniach piezorezistycznych są ogólnie te same podstawowe rodziny metaliczne i silikonowe stosowane w większości elementów elektronicznych.Te elementy są dostępne z szerokim zakresem charakterystyk wrażliwości w celu dopasowania do wymagań różnych branż.

Gdy niektóre materiały półprzewodników są narażone na naprężenie mechaniczne, ich rezystywność lub podstawową zdolność do przeciwstawienia się przepływowi prądu elektrycznego, zmiany.Ta zmiana w postaci opornego materiału oczywiście zmienia swoją wartość odporności specyficznej.Powoduje to wzrost lub spadek dowolnego prądu przekazanego przez urządzenie, które jest następnie wykorzystywane do wskazania lub pomiaru związanego z tym naprężenia.Efekt piezorezystyczny jest wykorzystywany w celu stworzenia zakresu wrażliwych na ugięcie urządzeń półprzewodników używanych do rejestrowania i pomiaru sił wywołujących naprężenie, takich jak przyspieszenie i ciśnienie.

Ten rodzaj czujnika jest zwykle konstruowany z substratów półprzewodnikowych, takich jak german, polikrystaliczny silikon, amorficzny silikon i pojedynczy kryształowy silikon.Typowy czujnik składa się z wrażliwej na ciśnienie przepony półprzewodnikowej z kilkoma połączonymi kontaktami N+ i P+.Prąd elektryczny jest przekazywany przez wafel z prędkością w zależności od jego odporności.Ten aktualny transfer i wynikowy odczyt różnią się w zależności od zmian rezystancji w składniku, gdy przepona jest narażona na ciśnienie.Czujniki te wahają się od prostych piezorezystorów o ograniczonym zakresie i stabilności temperatury do wysoce stabilnych i dokładnych piezo-fetów.

Czujnik piezorezystyczny jest stosowany w szerokiej gamie zastosowań obejmujących mechaniczny pomiar naprężenia.Przemysł motoryzacyjny wykorzystuje je jako czujniki próżni i ciśnienia lub w celu wskazania poziomu ropy i gazu.Są one również stosowane w dziedzinie medycyny w urządzeniach takich jak sprzęt pomiaru ciśnienia krwi.Głębokie wskaźniki używane przez nurków głębinowych wykorzystują również technologię czujników piezorezystów, aby uzyskać dokładne odczyty głębokości.Urządzenia te są również używane w altimetrach samolotów i barometrycznych przyrządach ciśnienia.

Czujniki zależne od ciśnienia tego typu są również często stosowane w elektronicznych przyrządach pomiarowych, które wykorzystują obwody i komponenty, takie jak most pszenicy i tranzystory dwubiegunowe.Akcelerometry stosowane do pomiaru orientacji pozycji, przyspieszenia i wibracji wykorzystują również technologię czujnika piezorezystycznego do tworzenia odczytów.Technologia ta znalazła się również w środowisku domowym z wieloma zmywarkami, próżniami i producentami pralki, którzy używają ich w swoich produktach.