Kas ir pjezorezistīvais sensors?

Īsā atbilde

Pjezorezistīvs sensors ir ierīce, kas izmanto noteiktu pusvadītāju materiālu pretestības izmaiņas, ja tie tiek pakļauti mehāniskai slodzei, lai veiktu elektronisku darbību. Šīs pjezorezistīvās parādības pamatā ir šo materiālu tendence mainīties to latentās pretestības raksturlielumos, kad tie tiek izlocīti spiediena vai spriedzes ietekmē. Tas izraisa atbilstošas izmaiņas jebkurā elektriskajā strāvā, kas iet caur ierīci, kas izpaužas kā mērījums vai rādījums. Pusvadītāju materiāli, ko parasti izmanto pjezorezistīvās ierīcēs, parasti ir tās pašas pamata metālu un silikona grupas, ko izmanto lielākajā daļā elektronisko komponentu. Šie komponenti ir pieejami ar plašu jutīguma raksturlielumu klāstu, lai tie atbilstu dažādu nozaru prasībām.

Ja daži pusvadītāju materiāli tiek pakļauti mehāniskai spriedzei, mainās to pretestība vai pamatspēja pretoties elektriskās strāvas plūsmai. Šīs materiālu pretestības rakstura izmaiņas acīmredzami maina tā īpatnējo pretestības vērtību. Tā rezultātā palielinās vai samazinās jebkura strāva, kas iziet caur ierīci, un to pēc tam izmanto, lai norādītu vai izmērītu iesaistīto stresu. Pjezorezistīvais efekts tiek izmantots, lai izveidotu virkni pret novirzi jutīgu pusvadītāju ierīču, ko izmanto, lai reģistrētu un mērītu spriegumu izraisošus spēkus, piemēram, paātrinājumu un spiedienu.

Šāda veida sensors parasti ir izgatavots no pusvadītāju substrātiem, piemēram, germānija, polikristāliskā silikona, amorfā silikona un monokristāla silikona. Tipisks sensors sastāv no spiedienjutīgas pusvadītāju diafragmas, kurai pievienoti vairāki n+ un p+ kontakti. Elektriskā strāva tiek izvadīta caur plāksnīti ar ātrumu atkarībā no tās pretestības. Šī strāvas pārnešana un iegūtais rādījums atšķiras atkarībā no komponenta pretestības izmaiņām, kad diafragma ir pakļauta spiedienam. Šo sensoru sarežģītība ir dažāda, sākot no vienkāršiem pjezorezistoriem ar ierobežotu diapazonu un temperatūras stabilitāti līdz ļoti stabiliem un precīziem pjezo-FET.

Pjezorezistīvais sensors tiek izmantots dažādos lietojumos, kas ietver mehāniskās sprieguma mērīšanu. Automobiļu rūpniecībā tos izmanto kā vakuuma un spiediena sensorus vai lai norādītu naftas un gāzes līmeni. Tos izmanto arī medicīnas jomā tādās ierīcēs kā asinsspiediena mērīšanas iekārtas. Dziļuma mērītāji, ko izmanto dziļjūras nirēji, izmanto arī pjezorezistīvo sensoru tehnoloģiju, lai iegūtu precīzus dziļuma rādījumus. Šīs ierīces izmanto arī gaisa kuģu altimetros un barometriskā spiediena instrumentos.

Šāda veida no spiediena atkarīgos sensorus bieži izmanto arī elektroniskajos mērinstrumentos, kuros tiek izmantotas shēmas un komponenti, piemēram, Vitstonas tilts un bipolāri tranzistori. Akselerometri, ko izmanto pozicionālās orientācijas, paātrinājuma un vibrācijas spēku mērīšanai, izmanto arī pjezorezistīvo sensoru tehnoloģiju, lai iegūtu rādījumus. Šī tehnoloģija ir nonākusi arī sadzīves vidē, jo daudzas trauku mazgājamās mašīnas, putekļsūcēji un veļas mazgājamo mašīnu ražotāji tās izmanto savos produktos.

Īsā atbilde

Saistītie jautājumi