Koji je princip senzora pritiska?
Poluvodički senzori tlaka se mogu podijeliti u dvije kategorije, jedna je zasnovana na osnovnom principu da se poluvodička PN raskrsna (ili Schottky junction) mijenja u I-υ karakteristikama pod stresom. Karakteristike ove vrste komponenti osjetljivih na pritisak su vrlo nestabilne i nisu uvelika razvijene. Drugi je senzor formiran na osnovu poluvodiča piezorezitivnog efekta, koji je glavni tip poluvodičkog senzora pritiska. U ranim danima, većina poluvodička otpornost mjerenja naprezanje je zaljepana na elastične elemente kako bi se razni instrumenti za testiranje stresa i naprezanje. 1960-ih, zajedno sa tehnološkim razvojem poluprovodničkih integrisanih čipova, pojavili su se poluvodički senzori pritiska sa difuzionim otpornicima kako su se pojavile piezoresistivne komponente. Ova vrsta senzora pritiska ima jednostavnu i pouzdanu strukturu. Nema relativnih pokretnih komponenti. Integrisani su element osjetljiv na pritisak i elastičan element senzora, koji eliminira zaostajanje mehaničke opreme i opuštanje stresa, te poboljšava karakteristike senzora.
Piezorezitivni efekat poluvodiča Poluvodiči imaju karakteristiku vezanu za vanjske sile, to jest, otpornost (naznač. oznaka ρ) mijenja se silom tla, što se naziva piezorezitivni učinak. Relativna promjena otpornosti pod djelovanjem unit ground stresa naziva se piezoresistivni koeficijent i zastupljena je markom π. Izraženo u matematičkoj formuli kao 墹ρ/ρ=πσ
U formuli, σ predstavlja stres. Promjena vrijednosti otpora (R/R) koju poluvodički otpornik treba izazvati kada je podvrgnut stresu određena je promjenom otpora, tako da se gorenja relaciona jednačina za piezoresistivni učinak može pisati i kao R/R=πσ
Pod djelovanjem vanjske sile, određeni prizemni stres (σ) i soj (ε) su uzrokovani u poluvodičku kristalu. Unutrašnji odnos između njih određen je Modulom Younga (Y) sirovine, to jest Y=σ/ε
Ako je piezorezitivni efekat izražen u smislu naprezanja koje poluvodič može izdržati, onda R/R=Gε
G se naziva faktor osjetljivosti senzora pritiska, koji predstavlja relativnu promjenu otpora uzrokovanog jedinicnim naprezanom.
Piezoresistivni indeks ili faktor deksitenosti je temeljni fizički parametar poluvodiča piezorezitivnog efekta. Odnos između njih je isti kao odnos između stresa na tlu i soja, koji je određen Modulom Younga od sirovine, to jest G=πY
Zato što su poluvodički kristali anizotropni u elastičnosti, Youngov modul i piezorezativni koeficijent promjene sa kristalnom orijentacijom. Veličina poluvodiča piezorezitivnog efekta je također u bliskoj vezi sa otporom poluvodiča. Što je otpor manji, to je manja vrijednost faktora osjetljivosti. Piezoresistivni učinak difuzijske otpornosti određuje se nastojećnošću kristalizacije i nečistoćom koncentracije difuzijske otpornosti. Ključna koncentracija nečistoće odnosi se na površinsku nečistoću koncentracije difuzijskog sloja.
