Estrutura do Sensor Piezoresistivo

Neste sensor, a faixa do resistor é integrada no diafragma de silício monocristalino por processo de integração para formar um chip piezoresistivo de silício, e a periferia deste chip é embalada fixamente no invólucro e os condutores do eletrodo são conduzidos para fora. O sensor de pressão piezoresistivo, também conhecido como sensor de pressão de estado sólido, é diferente do extensômetro adesivo, que precisa sentir a força externa indiretamente através de elementos elásticos sensíveis, mas sente diretamente a pressão medida através do diafragma de silício.

Um lado do diafragma de silício é uma cavidade de alta pressão que se comunica com a pressão medida, e o outro lado é uma cavidade de baixa pressão que se comunica com a atmosfera. Geralmente, o diafragma de silício é projetado como um círculo com periferia fixa, e a relação entre diâmetro e espessura é de cerca de 20 ~ 60. Quatro tiras de resistência à impureza P são difundidas localmente no diafragma circular de silício e conectadas em uma ponte completa, duas das quais estão na zona de tensão de compressão e os outros dois estão na zona de tensão de tração, que são simétricos em relação ao centro do diafragma.

Além disso, há também um diafragma quadrado de silício e um sensor de coluna de silício. O sensor cilíndrico de silício também é feito de tiras resistivas por difusão em uma determinada direção de um plano de cristal do cilindro de silício, e duas tiras resistivas de tensão de tração e duas tiras resistivas de tensão de compressão formam uma ponte completa.

O sensor piezoresistivo é um dispositivo feito por resistência à difusão no substrato de material semicondutor de acordo com o efeito piezoresistivo do material semicondutor. Seu substrato pode ser usado diretamente como sensor de medição, e a resistência à difusão é conectada ao substrato na forma de uma ponte.

Quando o substrato é deformado por força externa, os valores de resistência mudam e a ponte produz uma saída desequilibrada correspondente. Os substratos (ou diafragmas) usados ​​como sensores piezoresistivos são principalmente pastilhas de silício e pastilhas de germânio. Sensores piezoresistivos de silício feitos de wafers de silício como materiais sensíveis têm atraído cada vez mais atenção, especialmente os sensores piezoresistivos de estado sólido para medição de pressão e velocidade são os mais amplamente utilizados.