science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe werken piëzoresistieve druksensoren?

Druksensoren zijn hoe ze klinken: apparaten die worden gebruikt om druk te meten. Ze kunnen worden gebruikt voor het meten van de vloeistofstroom, het gewicht of de kracht die wordt uitgeoefend door het ene object op het andere, de atmosferische druk of iets anders waarbij geweld betrokken is. Een druksensor kan zo eenvoudig zijn als een veerschaal, die een pijl zwaait wanneer er druk op wordt uitgeoefend. Veel moderne druksensoren zijn veel gevoeliger dan schalen en geven een nauwkeurige output die elektronisch kan worden gemeten.

Over piëzoresistiviteit

Piëzoresistieve materialen zijn materialen die weerstand bieden tegen de stroom van stroom wanneer ze zijn gecomprimeerd of gespannen. Metaal is in zekere mate piëzoresistief, maar de meeste druksensoren gebruiken het halfgeleidersilicium. Wanneer er kracht op het silicium wordt gezet, wordt het beter bestand tegen een stroom die door drukt. Deze weerstand is meestal erg lineair - tweemaal zoveel druk resulteert in een tweemaal zo grote verandering in weerstand.

Hoe Piezoresistieve druksensoren werken

Een piëzoresistieve druksensor bevat verschillende dunne silicium wafers ingebed tussen beschermende oppervlakken. Het oppervlak is meestal verbonden met een Wheatstone-brug, een apparaat voor het detecteren van kleine verschillen in weerstand. De Wheatstone-brug loopt een kleine hoeveelheid stroom door de sensor. Wanneer de weerstand verandert, passeert minder stroom de druksensor. De Wheatstone-brug detecteert deze wijziging en meldt een verandering in druk.