+8618149523263

Osnovni principi poluvodičkih senzora pritiska

Jun 21, 2021

Poluvodički senzori tlaka mogu se podijeliti u dvije kategorije, jedna se temelji na osnovnom principu da se poluvodički PN spoj (ili Schottkyjev spoj) mijenja u I-υ karakteristikama pod naponom. Karakteristike ove vrste komponenti osjetljivih na pritisak vrlo su nestabilne i nisu jako razvijene. Drugi je senzor oblikovan na temelju poluvodičkog piezorezistivnog učinka, koji je glavni tip poluvodičkog senzora tlaka. U prvim danima većina poluvodičkih mjerača otpornosti na naprezanje nalijepljeni su na elastične elemente za izradu različitih instrumenata za ispitivanje naprezanja i naprezanja. Šezdesetih godina, zajedno s tehnološkim razvojem poluvodičkih čipova integriranih krugova, pojavili su se poluvodički senzori tlaka s difuzijskim otpornicima kao piezootporne komponente. Ova vrsta senzora pritiska ima jednostavnu i pouzdanu strukturu. Nema relativnih pokretnih komponenti. Element osjetljiv na pritisak i elastični element senzora integrirani su, što uklanja zaostalost mehaničke opreme i opuštanje naprezanja te poboljšava karakteristike senzora.


Piezootporni učinak poluvodiča Poluvodiči imaju karakteristiku vezanu za vanjske sile, odnosno otpor se (označen oznakom ρ) mijenja sa silom tla, što se naziva piezootporni učinak. Relativna promjena otpornosti pod djelovanjem jediničnog naprezanja tla naziva se piezootporni koeficijent i predstavljena je oznakom π. Izraženo u matematičkoj formuli kao 墹 ρ/ρ=πσ


U formuli σ predstavlja stres. Promjena vrijednosti otpora (R/R) koju poluvodički otpornik mora izazvati kada je izložen naprezanju određena je promjenom otpora, pa se gornja relacijska jednadžba za piezootporni učinak može zapisati i kao R/R=πσ


Pod djelovanjem vanjske sile, u poluvodičkom kristalu nastaju određena naprezanja tla (σ) i naprezanja (ε). Unutrašnji odnos među njima određen je Youngovim&modulom (Y) sirovine, odnosno Y=σ/ε


Ako je piezootporni učinak izražen u smislu naprezanja koje poluvodič može izdržati, tada je R/R=Gε


G se naziva faktor osjetljivosti senzora pritiska, koji predstavlja relativnu promjenu otpora uzrokovanu jediničnim naprezanjem.


Piezorezistivni indeks ili faktor spretnosti osnovni je fizički parametar poluprovodničkog piezorezistivnog efekta. Odnos među njima je isti kao i odnos između naprezanja tlaka i naprezanja, koji je određen Young&modulom sirovine, odnosno G=πY


Budući da su poluvodički kristali anizotropni u elastičnosti, Young&modul i piezorezistivni koeficijent mijenjaju se s orijentacijom kristala. Veličina poluprovodničkog piezootpornog efekta također je usko povezana sa otporom poluvodiča. Što je otpor manji, vrijednost faktora osjetljivosti je manja. Piezootporni učinak difuzijskog otpornika određen je tendencijom kristalizacije i koncentracijom nečistoće difuzijskog otpornika. Ključna koncentracija nečistoće odnosi se na koncentraciju površinske nečistoće u difuzijskom sloju.

20210618022332894

Pošaljite upit