Mis on piesoresistiivne andur?

Piesoresistiivne andur on seade, mis kasutab elektroonilise toimingu tegemiseks teatud pooljuhtmaterjalide eritakistuse muutusi mehaanilise koormuse korral. See piezoresistiivne nähtus põhineb nende materjalide kalduvusel muutuda nende varjatud takistusomadustes, kui need painduvad rõhu või pinge mõjul. See põhjustab vastava muutuse mis tahes seadet läbivas elektrivoolus, mis väljendub mõõtmises või näidus. Piesoresistiivsetes seadmetes tavaliselt kasutatavad pooljuhtmaterjalid on üldiselt samad põhilised metalli- ja silikoonrühmad, mida kasutatakse enamikus elektroonikakomponentides. Need komponendid on saadaval paljude erinevate tundlikkusnäitajatega, mis vastavad erinevate tööstusharude nõuetele.

Kui teatud pooljuhtmaterjalid puutuvad kokku mehaanilise pingega, muutub nende takistus või põhivõime elektrivoolule vastu seista. See materjalide vastupidavuse muutus muudab ilmselgelt selle eritakistuse väärtust. Selle tulemuseks on seadet läbiva voolu suurenemine või langus, mida seejärel kasutatakse kaasneva pinge näitamiseks või mõõtmiseks. Piezoresistiivset efekti kasutatakse, et luua rida läbipaindetundlikke pooljuhtseadmeid, mida kasutatakse pinget esilekutsuvate jõudude, nagu kiirendus ja rõhk, salvestamiseks ja mõõtmiseks.

Seda tüüpi andur on tavaliselt valmistatud pooljuhtsubstraatidest, nagu germaanium, polükristalliline silikoon, amorfne silikoon ja monokristalliline silikoon. Tüüpiline andur koosneb rõhutundlikust pooljuhtmembraanist, mille külge on kinnitatud mitu n+ ja p+ kontakti. Elektrivool juhitakse läbi vahvli kiirusega, mis sõltub selle takistusest. See vooluülekanne ja sellest tulenev näit erinevad vastavalt komponendi takistuse muutustele, kui membraan on surve all. Nende andurite keerukus ulatub lihtsatest piiratud ulatuse ja temperatuuri stabiilsusega piesotakistitest kuni väga stabiilsete ja täpsete pieso-FETideni.

Piesoresistiivset andurit kasutatakse paljudes rakendustes, mis hõlmavad mehaanilise pinge mõõtmist. Autotööstuses kasutatakse neid vaakumi- ja rõhuanduritena või nafta- ja gaasitasemete näitamiseks. Neid kasutatakse ka meditsiinivaldkonnas sellistes seadmetes nagu vererõhu mõõtmise seadmed. Süvamere sukeldujate kasutatavad sügavusmõõturid kasutavad täpsete sügavusnäitude saamiseks ka piezoresistiivset anduritehnoloogiat. Neid seadmeid kasutatakse ka õhusõidukite kõrgusemõõtjates ja õhurõhu mõõturites.

Seda tüüpi rõhust sõltuvaid andureid kasutatakse sageli ka elektroonilistes mõõteriistades, mis kasutavad ahelaid ja komponente, nagu Wheatstone’i sild ja bipolaarsed transistorid. Positsioonilise orientatsiooni, kiirenduse ja vibratsioonijõudude mõõtmiseks kasutatavad kiirendusmõõturid kasutavad näitude saamiseks ka piezoresistiivset anduritehnoloogiat. See tehnoloogia on leidnud tee ka kodukeskkonda, kus paljud nõudepesumasinad, tolmuimejad ja pesumasinate tootjad kasutavad neid oma toodetes.