Struttura del sensore piezoresistivo

In questo sensore, la striscia di resistenza è integrata sul diaframma di silicio monocristallino mediante un processo di integrazione per creare un chip piezoresistivo in silicio e la periferia di questo chip è fissata in modo fisso nel guscio e i terminali degli elettrodi vengono condotti all'esterno. Il sensore di pressione piezoresistivo, noto anche come sensore di pressione a stato solido, è diverso dall'estensimetro adesivo, che necessita di percepire la forza esterna indirettamente attraverso elementi sensibili elastici, ma percepisce direttamente la pressione misurata attraverso il diaframma in silicio.

Un lato del diaframma in silicio è una cavità ad alta pressione che comunica con la pressione misurata, mentre l'altro lato è una cavità a bassa pressione che comunica con l'atmosfera. Generalmente, il diaframma in silicio è progettato come un cerchio con periferia fissa e il rapporto tra diametro e spessore è di circa 20 ~ 60. Quattro strisce di resistenza alle impurità P sono diffuse localmente sul diaframma circolare in silicio e collegate in un ponte completo, due dei quali si trovano nella zona di sollecitazione di compressione e gli altri due sono nella zona di sollecitazione di trazione, che sono simmetrici rispetto al centro del diaframma.

Inoltre, sono disponibili anche un diaframma quadrato in silicio e un sensore a colonna in silicio. Anche il sensore cilindrico in silicio è costituito da strisce resistive per diffusione in una certa direzione di un piano cristallino del cilindro di silicio, e due strisce resistenti alla sollecitazione di trazione e due strisce resistive alla sollecitazione di compressione formano un ponte completo.

Il sensore piezoresistivo è un dispositivo realizzato mediante resistenza alla diffusione sul substrato di materiale semiconduttore secondo l'effetto piezoresistivo del materiale semiconduttore. Il suo substrato può essere utilizzato direttamente come sensore di misurazione e la resistenza alla diffusione è collegata al substrato sotto forma di ponte.

Quando il substrato viene deformato da una forza esterna, i valori di resistenza cambieranno e il ponte produrrà un'uscita sbilanciata corrispondente. I substrati (o diaframmi) utilizzati come sensori piezoresistivi sono principalmente wafer di silicio e wafer di germanio. I sensori piezoresistivi in ​​silicio costituiti da wafer di silicio come materiali sensibili hanno attirato sempre più attenzione, in particolare i sensori piezoresistivi a stato solido per la misurazione della pressione e della velocità sono i più utilizzati.