Halbleiterdrucksensoren können in zwei Kategorien unterteilt werden. Einer basiert auf dem Prinzip, dass sich die I-q-Merkmale des Halbleiter-PN-Junction (oder der Schottky Junction) unter Stress ändern. Die Leistung dieses druckempfindlichen Elements ist sehr instabil und wurde nicht stark entwickelt. Der andere ist der Sensor basierend auf Halbleiterpiezoresistive Effekt, der die Hauptvielfalt des Halbleiterdrucksensors ist. In den frühen Tagen wurden Halbleiter -Dehnungsmessgeräte hauptsächlich an elastische Elemente gebunden, um verschiedene Spannungs- und Dehnungsmessinstrumente herzustellen. In den 1960er Jahren trat mit der Entwicklung der Halbleiter -integrierten Schaltungstechnologie ein Halbleiterdrucksensor mit Diffusionswiderstand als piezoresistiver Element auf. Diese Art von Drucksensor hat eine einfache und zuverlässige Struktur, keine relativ beweglichen Teile, und das druckempfindliche Element und das elastische Element des Sensors werden integriert, wodurch mechanische Verzögerung und Kriechen vermieden werden und die Leistung des Sensors verbessert.

Die piezoresistive Wirkung des Halbleiter -Halbleiters hat eine Merkmale im Zusammenhang mit der externen Kraft, dh der Widerstand (dargestellt durch Symbol ρ) mit der von ihm gebären Spannung, die als piezoresistiver Effekt bezeichnet wird. Die relative Änderung des Widerstands unter der Wirkung von Einheitsspannungen wird als piezoresistiver Koeffizient bezeichnet, der durch das Symbol π ausgedrückt wird. Mathematisch als ρ/ρ = π σ ausgedrückt.

Wobei σ Spannung darstellt. Die Änderung des Resistenzwerts (R/R), der durch Halbleiterwiderstand unter Stress verursacht wird, wird hauptsächlich durch die Änderung des Widerstands bestimmt, so

Unter der Wirkung der externen Kraft werden bestimmte Spannungen (σ) und Stamm (ε) in Halbleiterkristallen erzeugt, und die Beziehung zwischen ihnen wird durch den Jungmodul (y) des Materials bestimmt, dh y = σ/ε.

Wenn der piezoresistive Effekt durch die Stamm des Halbleiters exprimiert wird, ist es r/r = gε.

G wird als Empfindlichkeitsfaktor des Drucksensors bezeichnet, der die relative Änderung des Widerstandswerts unter Einheitsdehnung darstellt.

Piezoresistiver Koeffizient oder Empfindlichkeitsfaktor ist der grundlegende physikalische Parameter des Halbleiterpiezoresistiveffekts. Die Beziehung zwischen ihnen wird, genau wie die Beziehung zwischen Stress und Stamm, durch den Modul des Jungen des Materials bestimmt, dh g = π y.

Aufgrund der Anisotropie von Halbleiterkristallen in Elastizität verändern sich der Young's Modulus und der piezoresistive Koeffizient mit Kristallorientierung. Die Größe der piezoresistiven Halbleiter -Wirkung hängt auch eng mit dem Widerstand des Halbleiters zusammen. Je niedriger der Widerstand, desto kleiner ist der Empfindlichkeitsfaktor. Die piezoresistive Wirkung der Diffusionsresistenz wird durch die Kristallorientierung und die Verunreinigungskonzentration der Diffusionsbeständigkeit bestimmt. Die Verunreinigungskonzentration bezieht sich hauptsächlich auf die Oberflächenverunreinigungskonzentration der Diffusionsschicht.