Struktura piezorezistivnega senzorja

V tem senzorju je uporovni trak integriran na membrano iz monokristalnega silicija s postopkom integracije, da se naredi silicijev piezorezistivni čip, periferija tega čipa pa je fiksno zapakirana v ohišje, elektrodni vodi pa so speljani ven. Piezorezistivni senzor tlaka, znan tudi kot polprevodniški senzor tlaka, se razlikuje od lepilnega merilnika napetosti, ki mora čutiti zunanjo silo posredno prek elastičnih občutljivih elementov, vendar neposredno čuti izmerjeni tlak skozi silikonsko membrano.

Ena stran silicijeve diafragme je visokotlačna votlina, ki komunicira z izmerjenim tlakom, druga stran pa je nizkotlačna votlina, ki komunicira z atmosfero. Na splošno je silicijeva diafragma zasnovana kot krog s fiksno periferijo, razmerje med premerom in debelino pa je približno 20 ~ 60. Štirje odporni trakovi proti nečistočam P so lokalno razpršeni na krožni silicijevi diafragmi in povezani v polni most, od katerih sta dva sta v coni tlačnih napetosti, druga dva pa v coni nateznih napetosti, ki sta simetrični glede na sredino diafragme.

Poleg tega sta na voljo tudi kvadratna silikonska membrana in silikonski kolonski senzor. Silikonski cilindrični senzor je prav tako izdelan iz uporovnih trakov z difuzijo v določeni smeri kristalne ravnine silicijevega cilindra, dva uporovna traka za natezno napetost in dva uporovna traka za tlačno napetost pa tvorita polni most.

Piezorezistivni senzor je naprava, izdelana z difuzijskim uporom na substratu iz polprevodniškega materiala glede na piezorezistenčni učinek polprevodniškega materiala. Njegov substrat je mogoče neposredno uporabiti kot merilni senzor, difuzijski upor pa je v substratu povezan v obliki mostu.

Ko je substrat deformiran zaradi zunanje sile, se bodo vrednosti upora spremenile in most bo ustvaril ustrezen neuravnotežen izhod. Substrati (ali diafragme), ki se uporabljajo kot piezorezistivni senzorji, so predvsem silicijeve rezine in germanijeve rezine. Silicijevi piezorezivni senzorji, izdelani iz silicijevih rezin kot občutljivih materialov, vzbujajo vse večjo pozornost, predvsem pa so najbolj razširjeni polprevodniški piezorezistenčni senzorji za merjenje tlaka in hitrosti.