Koks yra slėgio jutiklio principas?
Puslaidininkiniai slėgio jutikliai gali būti suskirstyti į dvi kategorijas, viena yra pagrįsta pagrindiniu principu, kad puslaidininkinė PN sankryža (arba Schottky sankryža) keičia I-υ charakteristikas esant stresui. Šio tipo slėgiui jautrių komponentų savybės yra labai nestabilios ir nebuvo labai išvystytos. Kitas yra jutiklis, suformuotas remiantis puslaidininkiniu piezoresistive efektu, kuris yra pagrindinis puslaidininkinio slėgio jutiklio tipas. Pirmosiomis dienomis dauguma puslaidininkių atsparumo įtempimo matuoklių buvo įklijuoti ant elastinių elementų, kad būtų galima atlikti įvairius streso ir įtampos bandymo prietaisus. 1960-aisiais, kartu su puslaidininkių integrinių grandynų lustų technologine plėtra, atsirado puslaidininkiniai slėgio jutikliai su difuzijos rezistoriais kaip piezoresiniai komponentai. Šio tipo slėgio jutiklis turi paprastą ir patikimą struktūrą. Nėra santykinių judančių komponentų. Integruojamas slėgiui jautrus elementas ir elastinis jutiklio elementas, kuris pašalina mechaninės įrangos atsilikimą ir streso atsipalaidavimą bei pagerina jutiklio savybes.
Puslaidininkių puslaidininkių piezoresinis poveikis turi savybę, susijusią su išorinėmis jėgomis, ty atsparumas (nurodytas ženklu ρ) pasikeičia žemės jėga, kuri vadinama piezoresiniu poveikiu. Santykinis rezistenciškumo pokytis veikiant žemės paviršiaus įtempiui vadinamas piezoresiniu koeficientu ir žymimas π ženklu. Išreikšta matematine formule kaip 墹ρ/ρ=πσ
Formulėje σ reiškia stresą. Varžos vertės pokytis (R/R), kurį puslaidininkinis rezistorius turi sukelti, kai patiria stresą, nustatomas pagal varžos pokytį, todėl pirmiau pateikta reliacinė piezoresinio poveikio lygtis taip pat gali būti rašoma kaip R/R=πσ
Veikiant išorinės jėgos, puslaidininkiniame kristale atsiranda tam tikras žemės įtempis (σ) ir įtampa (ε). Jų vidinį ryšį lemia young modulis (Y) žaliavos, ty Y = σ / ε
Jei piezoresinis poveikis išreiškiamas paderme, kurią puslaidininkis gali atlaikyti, tada R/R=Gε
G vadinamas slėgio jutiklio jautrumo koeficientu, kuris atspindi santykinį pasipriešinimo pokytį, kurį sukelia įrenginio įtampa.
Piezoresistive indeksas arba vikrumo faktorius yra pagrindinis puslaidininkių piezoresistive poveikio fizinis parametras. Jų tarpusavio santykis yra toks pat kaip žemės streso ir įtampos santykis, kurį lemia Young žaliavos modulis, ty G = πY
Kadangi puslaidininkiniai kristalai yra anizotropiniai elastingumo, Young modulis ir piezoresistive koeficientas keičiasi kristalų orientacija. Puslaidininkių piezoresistyvaus poveikio dydis taip pat yra glaudžiai susijęs su puslaidininkio atsparumu. Kuo mažesnis atsparumas, tuo mažesnė jautrumo koeficiento vertė. Difuzinio rezistoriaus piezorezinį poveikį lemia difuzinio rezistoriaus kristalizacijos tendencija ir priemaišų koncentracija. Pagrindinė priemaišų koncentracija reiškia difuzinio sluoksnio paviršiaus priemaišų koncentraciją.
