Der häufig verwendete Halbleiter-Drucksensor verwendet einen Siliziumwafer vom N-Typ als Substrat.Zunächst wird der Siliziumwafer zu einem elastischen, spannungstragenden Teil mit einer bestimmten Geometrie geformt.Am spannungstragenden Teil des Siliziumwafers werden vier Diffusionswiderstände vom P-Typ entlang unterschiedlicher Kristallrichtungen hergestellt und dann mit diesen vier Widerständen eine vierarmige Wheatstone-Brücke gebildet.Unter Einwirkung äußerer Kraft werden die Änderungen der Widerstandswerte in elektrische Signale umgewandelt.Diese Wheatstone-Brücke mit Druckeffekt ist das Herzstück des Drucksensors, der üblicherweise als piezoresistive Brücke bezeichnet wird (wie in Abbildung 1 dargestellt).Die Eigenschaften einer piezoresistiven Brücke sind wie folgt: ① Die Widerstandswerte der vier Arme der Brücke sind gleich (alle r0);② Der piezoresistive Effekt benachbarter Arme der Brücke hat den gleichen Wert und das entgegengesetzte Vorzeichen;③ Der Widerstandstemperaturkoeffizient der vier Arme der Brücke ist gleich und sie haben immer die gleiche Temperatur.In Abb.1, R0 ist der Widerstandswert ohne Spannung bei Raumtemperatur;RT ist die durch den Temperaturkoeffizienten des Widerstands (α) verursachte Änderung, wenn sich die Temperatur ändert;Υ Rδ ist die durch die Dehnung verursachte Widerstandsänderung (ε);Die Ausgangsspannung der Brücke beträgt u=I0 Δ Rδ=I0RGδ (Konstantstromquellenbrücke).

Dabei ist I0 der Konstantstromquellenstrom und e die Konstantspannungsquellenspannung.Die Ausgangsspannung der piezoresistiven Brücke ist direkt proportional zur Dehnung (ε) und hat nichts mit der durch den Temperaturkoeffizienten des Widerstands verursachten RT zu tun, wodurch die Temperaturdrift des Sensors erheblich reduziert wird.Der am weitesten verbreitete Halbleiterdrucksensor ist ein Sensor zur Erfassung des Flüssigkeitsdrucks.Seine Hauptstruktur ist eine Kapsel aus monokristallinem Silizium (wie in Abbildung 2 dargestellt).Die Membran ist zu einem Becher geformt, und der Boden des Bechers ist der Teil, der die äußere Kraft aufnimmt, und die Druckbrücke ist am Boden des Bechers angebracht.Der Ringsockel besteht aus dem gleichen Silizium-Einkristallmaterial, und dann wird die Membran mit dem Sockel verbunden.Diese Art von Drucksensor bietet die Vorteile einer hohen Empfindlichkeit, eines kleinen Volumens und einer Festigkeit und wird häufig in der Luftfahrt, Raumfahrt, Automatisierungsinstrumenten und medizinischen Instrumenten eingesetzt.