Kas yra pjezorezistinis jutiklis?

Pjezorezistinis jutiklis yra įtaisas, kuris naudoja tam tikrų puslaidininkinių medžiagų savitosios varžos pokyčius, kai jas veikia mechaninis įtempis, kad veiktų elektroninis veiksmas. Šis pjezorezistinis reiškinys pagrįstas šių medžiagų polinkiu keistis savo latentinėse varžinėse charakteristikose, kai jos sulenktos dėl slėgio ar įtempių. Tai sukelia atitinkamą bet kokios elektros srovės, einančios per prietaisą, pasikeitimą, kuris virsta matavimu arba rodmenimis. Puslaidininkinės medžiagos, dažniausiai naudojamos pjezorezistiniuose įrenginiuose, paprastai yra tos pačios pagrindinės metalo ir silikono šeimos, naudojamos daugelyje elektroninių komponentų. Šiuos komponentus galima įsigyti su daugybe jautrumo charakteristikų, kad atitiktų įvairių pramonės šakų reikalavimus.

Kai tam tikras puslaidininkines medžiagas veikia mechaninis įtempis, pasikeičia jų savitoji varža arba pagrindinis gebėjimas priešintis elektros srovės srautui. Šis medžiagų atsparumo pokytis akivaizdžiai keičia specifinę atsparumo vertę. Dėl to padidėja arba sumažėja bet kokia per prietaisą praeina srovė, kuri vėliau naudojama įtampai nurodyti arba išmatuoti. Pjezorezistinis efektas panaudojamas siekiant sukurti įvairius įlinkiui jautrius puslaidininkinius įtaisus, naudojamus įrašyti ir matuoti įtampą sukeliančias jėgas, tokias kaip pagreitis ir slėgis.

Tokio tipo jutikliai paprastai gaminami iš puslaidininkinių substratų, tokių kaip germanis, polikristalinis silikonas, amorfinis silikonas ir monokristalinis silikonas. Įprastą jutiklį sudaro slėgiui jautri puslaidininkinė diafragma su keliais n+ ir p+ kontaktais. Elektros srovė praeina per plokštelę greičiu, priklausančiu nuo jos varžos. Šis srovės perdavimas ir gaunamas rodmuo skiriasi priklausomai nuo komponento varžos pokyčių, kai diafragma yra veikiama slėgio. Šių jutiklių sudėtingumas yra įvairus: nuo paprastų pjezorezistorių su ribotu diapazonu ir temperatūros stabilumu iki labai stabilių ir tikslių pjezo-FET.

Pjezorezistinis jutiklis naudojamas įvairiose srityse, įskaitant mechaninio įtempio matavimą. Automobilių pramonė juos naudoja kaip vakuumo ir slėgio jutiklius arba nurodo alyvos ir dujų lygį. Jie taip pat naudojami medicinos srityje tokiuose prietaisuose kaip kraujospūdžio matavimo įranga. Giliavandenių narų naudojami gylio matuokliai taip pat naudoja pjezorezistinių jutiklių technologiją, kad gautų tikslius gylio rodmenis. Šie prietaisai taip pat naudojami orlaivių aukščiamačiuose ir barometrinio slėgio prietaisuose.

Nuo slėgio priklausomi šio tipo jutikliai taip pat dažnai naudojami elektroniniuose matavimo prietaisuose, kuriuose naudojamos grandinės ir komponentai, tokie kaip Wheatstone tiltas ir bipoliniai tranzistoriai. Pagreičio matuokliai, naudojami padėties orientacijai, pagreičiui ir vibracijos jėgoms matuoti, taip pat naudoja pjezorezistinių jutiklių technologiją, kad gautų rodmenis. Ši technologija taip pat atsidūrė buitinėje aplinkoje, nes daugelis indaplovių, dulkių siurblių ir skalbimo mašinų gamintojų jas naudoja savo gaminiuose.