Estructura del sensor piezoresistivo

En este sensor, la tira de resistencia está integrada en el diafragma de silicio monocristalino mediante un proceso de integración para formar un chip piezoresistivo de silicio, y la periferia de este chip está empaquetada de forma fija en la carcasa y los cables de los electrodos salen. El sensor de presión piezorresistivo, también conocido como sensor de presión de estado sólido, es diferente del extensómetro adhesivo, que necesita sentir la fuerza externa indirectamente a través de elementos elásticos sensibles, pero siente directamente la presión medida a través de un diafragma de silicio.

Un lado del diafragma de silicio es una cavidad de alta presión que se comunica con la presión medida y el otro lado es una cavidad de baja presión que se comunica con la atmósfera. Generalmente, el diafragma de silicio está diseñado como un círculo con periferia fija, y la relación entre diámetro y espesor es de aproximadamente 20 ~ 60. Cuatro tiras de resistencia a impurezas P se difunden localmente en el diafragma de silicio circular y se conectan en un puente completo, dos de los cuales están en la zona de esfuerzos de compresión y los otros dos están en la zona de esfuerzos de tracción, los cuales son simétricos con respecto al centro del diafragma.

Además, también hay sensores de columna de silicio y diafragma de silicio cuadrado. El sensor cilíndrico de silicio también está hecho de tiras resistivas por difusión en una determinada dirección de un plano cristalino del cilindro de silicio, y dos tiras resistentes a la tensión de tracción y dos tiras resistivas a la tensión de compresión forman un puente completo.

El sensor piezorresistivo es un dispositivo fabricado por resistencia a la difusión sobre el sustrato de material semiconductor de acuerdo con el efecto piezoresistivo del material semiconductor. Su sustrato se puede utilizar directamente como sensor de medición y la resistencia a la difusión está conectada al sustrato en forma de puente.

Cuando el sustrato se deforma por una fuerza externa, los valores de resistencia cambiarán y el puente producirá la correspondiente salida desequilibrada. Los sustratos (o diafragmas) utilizados como sensores piezoresistivos son principalmente obleas de silicio y obleas de germanio. Los sensores piezoresistivos de silicio fabricados a partir de obleas de silicio como materiales sensibles han atraído cada vez más atención, especialmente los sensores piezoresistivos de estado sólido para medir la presión y la velocidad son los más utilizados.