Структура п'єзорезистивного датчика

У цьому датчику смужка резистора вбудована в діафрагму з монокристалічного кремнію за допомогою процесу інтеграції, щоб створити кремнієвий п’єзорезистивний чіп, периферія цього чіпа фіксовано упакована в корпус, а електродні висновки виведені назовні. П’єзорезистивний датчик тиску, також відомий як твердотільний датчик тиску, відрізняється від клейового тензодатчика, якому потрібно опосередковано відчувати зовнішню силу через пружні чутливі елементи, але безпосередньо відчуває виміряний тиск через кремнієву діафрагму.

Одна сторона кремнієвої діафрагми — це порожнина високого тиску, яка сполучається з вимірюваним тиском, а інша — порожнина низького тиску, яка сполучається з атмосферою. Як правило, кремнієва діафрагма розроблена як коло з фіксованою периферією, а співвідношення діаметра до товщини становить приблизно 20 ~ 60. Чотири смужки опору до домішок Р розповсюджуються локально на круглій кремнієвій діафрагмі та з’єднані в повний міст, дві з яких знаходяться в зоні напруги стиску, а дві інші – в зоні напруги розтягу, які симетричні відносно центру діафрагми.

Крім того, є також квадратна кремнієва діафрагма та кремнієвий колонковий датчик. Кремнієвий циліндричний датчик також виготовлений із резистивних смужок шляхом дифузії в певному напрямку кристалічної площини кремнієвого циліндра, а дві резистивні смужки напруги розтягування та дві резистивні смужки напруги стиснення утворюють повний міст.

П’єзорезистивний датчик — це пристрій, створений дифузійним опором на підкладці з напівпровідникового матеріалу відповідно до п’єзорезистивного ефекту напівпровідникового матеріалу. Його підкладку можна безпосередньо використовувати як вимірювальний датчик, а дифузійний опір з’єднаний у підкладці у вигляді моста.

Коли підкладка деформується зовнішньою силою, значення опору зміняться, і міст вироблятиме відповідний незбалансований вихід. Підкладки (або діафрагми), які використовуються як п’єзорезистивні датчики, в основному є кремнієвими та германієвими пластинами. Кремнієві п'єзорезистивні датчики, виготовлені з кремнієвих пластин як чутливі матеріали, привертають все більше уваги, особливо твердотільні п'єзорезистивні датчики для вимірювання тиску та швидкості найбільш широко використовуються.