I sensori di pressione a semiconduttore possono essere suddivisi in due categorie, la prima si basa sul principio che le caratteristiche I-υ della giunzione PN del semiconduttore (o giunzione Schottky) cambiano sotto stress. Le prestazioni di questo elemento sensibile alla pressione sono molto instabili e non sono state molto sviluppate. L'altro è il sensore basato sull'effetto piezoresistivo a semiconduttore, che è la principale varietà di sensori di pressione a semiconduttore. All'inizio, gli estensimetri a semiconduttore erano per lo più collegati a elementi elastici per realizzare vari strumenti di misurazione di sollecitazione e deformazione. Negli anni '60, con lo sviluppo della tecnologia dei circuiti integrati a semiconduttore, apparve un sensore di pressione a semiconduttore con resistore a diffusione come elemento piezoresistivo. Questo tipo di sensore di pressione ha una struttura semplice e affidabile, senza parti mobili relative, e l'elemento sensibile alla pressione e l'elemento elastico del sensore sono integrati, il che evita ritardi meccanici e scorrimento e migliora le prestazioni del sensore.

Effetto piezoresistivo del semiconduttore Il semiconduttore ha una caratteristica legata alla forza esterna, cioè la resistività (rappresentata dal simbolo ρ) cambia con lo stress che sopporta, che è chiamato effetto piezoresistivo. La variazione relativa della resistività sotto l'azione dello stress unitario è chiamata coefficiente piezoresistivo, che è espresso dal simbolo π. Espresso matematicamente come ρ/ρ = π σ.

Dove σ rappresenta lo stress. La variazione del valore di resistenza (R/R) causata dalla resistenza del semiconduttore sotto stress è determinata principalmente dalla variazione di resistività, quindi l'espressione dell'effetto piezoresistivo può anche essere scritta come R/R=πσ.

Sotto l'azione della forza esterna, nei cristalli semiconduttori vengono generati determinati stress (σ) e deformazioni (ε) e la relazione tra loro è determinata dal modulo di Young (Y) del materiale, cioè Y=σ/ε.

Se l'effetto piezoresistivo è espresso dalla deformazione sul semiconduttore, è R/R=Gε.

G è chiamato fattore di sensibilità del sensore di pressione, che rappresenta la variazione relativa del valore di resistenza sotto deformazione unitaria.

Il coefficiente piezoresistivo o fattore di sensibilità è il parametro fisico di base dell'effetto piezoresistivo del semiconduttore. La relazione tra loro, proprio come la relazione tra sollecitazione e deformazione, è determinata dal modulo di Young del materiale, cioè g = π y.

A causa dell'anisotropia dell'elasticità dei cristalli semiconduttori, il modulo di Young e il coefficiente piezoresistivo cambiano con l'orientamento del cristallo. Anche l'entità dell'effetto piezoresistivo del semiconduttore è strettamente correlata alla resistività del semiconduttore. Minore è la resistività, minore è il fattore di sensibilità. L'effetto piezoresistivo della resistenza alla diffusione è determinato dall'orientamento dei cristalli e dalla concentrazione di impurità della resistenza alla diffusione. La concentrazione di impurità si riferisce principalmente alla concentrazione di impurità superficiali dello strato di diffusione.