Структура пьезорезистивного датчика

В этом датчике полоса резистора интегрирована в монокристаллическую кремниевую диафрагму в процессе интеграции, чтобы создать кремниевый пьезорезистивный чип, а периферия этого чипа жестко закреплена в корпусе, а выводы электродов выведены наружу. Пьезорезистивный датчик давления, также известный как твердотельный датчик давления, отличается от клеевого тензодатчика, который должен воспринимать внешнюю силу косвенно через упругие чувствительные элементы, но непосредственно воспринимать измеренное давление через кремниевую диафрагму.

Одна сторона кремниевой диафрагмы представляет собой полость высокого давления, сообщающуюся с измеряемым давлением, а другая сторона — полость низкого давления, сообщающуюся с атмосферой. Обычно кремниевая диафрагма имеет форму круга с фиксированной периферией, а отношение диаметра к толщине составляет около 20 ~ 60. Четыре полосы сопротивления примесям P локально рассеяны по круглой кремниевой диафрагме и соединены в полный мост, две из которых находятся в зоне сжимающих напряжений, а два других — в зоне растягивающих напряжений, которые симметричны относительно центра диафрагмы.

Кроме того, имеются также квадратная кремниевая диафрагма и кремниевый столбчатый датчик. Кремниевый цилиндрический датчик также изготовлен из резистивных полосок путем диффузии в определенном направлении кристаллической плоскости кремниевого цилиндра, а две резистивные полоски растягивающего напряжения и две резистивные полоски сжимающего напряжения образуют полный мост.

Пьезорезистивный датчик представляет собой устройство, изготовленное путем диффузионного сопротивления на подложке из полупроводникового материала в соответствии с пьезорезистивным эффектом полупроводникового материала. Его подложку можно напрямую использовать в качестве измерительного датчика, а диффузионное сопротивление подключено к подложке в виде моста.

Когда подложка деформируется внешней силой, значения сопротивления изменятся, и мост будет производить соответствующий несбалансированный выходной сигнал. Подложки (или диафрагмы), используемые в качестве пьезорезистивных датчиков, представляют собой в основном кремниевые и германиевые пластины. Кремниевые пьезорезистивные датчики, изготовленные из кремниевых пластин как чувствительных материалов, привлекают все больше внимания, особенно наиболее широко используются твердотельные пьезорезистивные датчики для измерения давления и скорости.