Struktur des piezoresistiven Sensors

Bei diesem Sensor wird der Widerstandsstreifen durch einen Integrationsprozess auf der monokristallinen Siliziummembran integriert, um einen piezoresistiven Siliziumchip herzustellen. Die Peripherie dieses Chips ist fest im Gehäuse untergebracht und die Elektrodenleitungen sind herausgeführt. Der piezoresistive Drucksensor, auch Festkörperdrucksensor genannt, unterscheidet sich vom Dehnungsmessstreifen, der die äußere Kraft indirekt über elastische empfindliche Elemente spüren muss, den gemessenen Druck jedoch direkt über die Siliziummembran spürt.

Eine Seite der Siliziummembran ist ein Hochdruckhohlraum, der mit dem gemessenen Druck kommuniziert, und die andere Seite ist ein Niederdruckhohlraum, der mit der Atmosphäre kommuniziert. Im Allgemeinen ist die Siliziummembran als Kreis mit festem Umfang ausgelegt, und das Verhältnis von Durchmesser zu Dicke beträgt etwa 20 bis 60. Vier P-Störungswiderstandsstreifen sind lokal auf der kreisförmigen Siliziummembran diffundiert und zu einer Vollbrücke verbunden, davon zwei liegen in der Druckspannungszone und die anderen beiden liegen in der Zugspannungszone, die symmetrisch zur Membranmitte sind.

Darüber hinaus gibt es auch quadratische Siliziummembranen und Siliziumsäulensensoren. Der Silizium-Zylindersensor besteht ebenfalls aus Widerstandsstreifen durch Diffusion in einer bestimmten Richtung einer Kristallebene des Siliziumzylinders, und zwei Zugspannungs-Widerstandsstreifen und zwei Druckspannungs-Widerstandsstreifen bilden eine Vollbrücke.

Ein piezoresistiver Sensor ist ein Gerät, das durch Diffusionswiderstand auf dem Substrat aus Halbleitermaterial entsprechend dem piezoresistiven Effekt des Halbleitermaterials hergestellt wird. Sein Substrat kann direkt als Messsensor verwendet werden, und der Diffusionswiderstand ist in Form einer Brücke im Substrat geschaltet.

Wenn das Substrat durch äußere Kraft verformt wird, ändern sich die Widerstandswerte und die Brücke erzeugt einen entsprechenden unsymmetrischen Ausgang. Die als piezoresistive Sensoren verwendeten Substrate (oder Membranen) sind hauptsächlich Siliziumwafer und Germaniumwafer. Piezoresistive Silizium-Sensoren aus Silizium-Wafern erfreuen sich als empfindliche Materialien immer größerer Beliebtheit, wobei vor allem die piezoresistiven Festkörpersensoren zur Druck- und Geschwindigkeitsmessung am weitesten verbreitet sind.