Какъв е принципът на сензора за налягане?
Полупроводниковите сензори за налягане могат да бъдат разделени в две категории, едната се основава на основния принцип, че полупроводниковият PN преход (или съединението на Шотки) се променя в I-υ характеристиките при напрежение. Характеристиките на този тип компоненти, чувствителни към налягане, са много нестабилни и не са силно развити. Другият е сензорът, образуван въз основа на полупроводниковия пиезорезистивен ефект, който е основният тип сензор за налягане на полупроводника. В първите дни повечето от полупроводниковите тензометрични съпротивления бяха залепени върху еластичните елементи, за да се направят различни инструменти за изпитване на напрежение и напрежение. През 60 -те години наред с технологичното развитие на полупроводникови интегрални чипове се появяват полупроводникови сензори за налягане с дифузионни резистори като пиезорезистивни компоненти. Този тип сензор за налягане има проста и надеждна структура. Няма относително движещи се компоненти. Чувствителният към натиск елемент и еластичният елемент на сензора са интегрирани, което елиминира изоставането на механичното оборудване и релаксацията на напрежението и подобрява характеристиките на сензора.
Пиезорезистивен ефект на полупроводниците Полупроводниците имат характеристика, свързана с външни сили, тоест съпротивлението (обозначено с марката ρ) се променя със силата на земята, което се нарича пиезорезистивен ефект. Относителната промяна на съпротивлението под действието на единично напрежение на земята се нарича пиезорезистивен коефициент и се представя с марката π. Изразено в математическа формула като 墹 ρ/ρ=πσ
Във формулата σ представлява напрежение. Промяната в стойността на съпротивлението (R/R), която трябва да предизвика полупроводников резистор, когато е подложен на напрежение, се определя от промяната в съпротивлението, така че горното релационно уравнение за пиезорезистивен ефект също може да бъде записано като R/R=πσ
Под действието на външна сила в полупроводниковия кристал се предизвикват определени напрежения на земята (σ) и деформация (ε). Вътрешната връзка между тях се определя от модула на Young' s (Y) на суровината, тоест Y=σ/ε
Ако пиезорезистивният ефект се изразява чрез напрежението, което полупроводникът може да издържи, тогава R/R=Gε
G се нарича коефициент на чувствителност на сензора за налягане, който представлява относителната промяна в съпротивлението, причинена от единичното напрежение.
Пиезорезистивен индекс или коефициент на сръчност е основният физически параметър на полупроводниковия пиезорезистивен ефект. Връзката между тях е същата като връзката между напрежението на земята и деформацията, която се определя от модула на Young' s на суровината, тоест G=πY
Тъй като полупроводниковите кристали са анизотропни по еластичност, модулът на Young' s и коефициентът на пиезорезистивност се променят с ориентацията на кристала. Размерът на полупроводниковия пиезорезистивен ефект също е тясно свързан със съпротивлението на полупроводника. Колкото по -ниско е съпротивлението, толкова по -малка е стойността на коефициента на чувствителност. Пиезорезистивният ефект на дифузионния резистор се определя от тенденцията на кристализация и концентрацията на примеси на дифузионния резистор. Ключовата концентрация на примеси се отнася до концентрацията на повърхностни примеси в дифузионния слой.
