Struktura czujnika piezorezystancyjnego

W tym czujniku pasek rezystora jest zintegrowany z membraną z krzemu monokrystalicznego w procesie integracji w celu utworzenia krzemowego chipa piezorezystancyjnego, a obwód tego chipa jest trwale umieszczony w obudowie, a przewody elektrody są wyprowadzone. Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia, znany również jako półprzewodnikowy czujnik ciśnienia, różni się od samoprzylepnego tensometru, który musi wyczuwać siłę zewnętrzną pośrednio przez elastyczne elementy wrażliwe, ale bezpośrednio odczuwa zmierzone ciśnienie przez silikonową membranę.

Jedna strona membrany krzemowej to wnęka wysokiego ciśnienia komunikująca się z mierzonym ciśnieniem, a druga strona to wnęka niskiego ciśnienia komunikująca się z atmosferą. Ogólnie rzecz biorąc, membrana krzemowa jest zaprojektowana jako okrąg o stałym obwodzie, a stosunek średnicy do grubości wynosi około 20 ~ 60. Cztery paski odporne na zanieczyszczenia P są rozproszone lokalnie na okrągłej membranie krzemowej i połączone w pełny mostek, z których dwa znajdują się w strefie naprężeń ściskających, a dwa pozostałe w strefie naprężeń rozciągających, które są symetryczne względem środka membrany.

Ponadto dostępna jest również kwadratowa membrana krzemowa i czujnik z kolumną krzemową. Cylindryczny czujnik krzemowy jest również wykonany z pasków rezystancyjnych poprzez dyfuzję w określonym kierunku płaszczyzny kryształu cylindra krzemowego, a dwa paski odporne na naprężenia rozciągające i dwa paski odporne na naprężenia ściskające tworzą pełny mostek.

Czujnik piezorezystancyjny to urządzenie wykonane przez opór dyfuzyjny na podłożu materiału półprzewodnikowego zgodnie z efektem piezorezystancyjnym materiału półprzewodnikowego. Jego podłoże można bezpośrednio wykorzystać jako czujnik pomiarowy, a opór dyfuzyjny jest połączony w podłożu w formie mostka.

Kiedy podłoże zostanie odkształcone przez siłę zewnętrzną, wartości rezystancji ulegną zmianie, a mostek wytworzy odpowiednią niezrównoważoną moc wyjściową. Podłoża (lub membrany) stosowane jako czujniki piezorezystancyjne to głównie płytki krzemowe i płytki germanowe. Coraz większą uwagę przyciągają krzemowe czujniki piezorezystancyjne wykonane z płytek krzemowych jako materiałów wrażliwych, zwłaszcza półprzewodnikowe czujniki piezorezystancyjne do pomiaru ciśnienia i prędkości.