Les capteurs de pression à semi-conducteurs peuvent être divisés en deux catégories, l'une est basée sur le principe de base selon lequel la jonction PN semi-conductrice (ou jonction Schottky) modifie les caractéristiques I-υ sous contrainte. Les caractéristiques de ce type de composants sensibles à la pression sont très instables et n'ont pas été très développées. L'autre est le capteur formé sur la base de l'effet piézorésistif semi-conducteur, qui est le type principal de capteur de pression à semi-conducteur. Au début, la plupart des jauges de contrainte à résistance semi-conductrice étaient collées sur les éléments élastiques pour fabriquer divers instruments de test de contrainte et de contrainte. Dans les années 1960, parallèlement au développement technologique des puces de circuits intégrés à semi-conducteurs, des capteurs de pression à semi-conducteurs avec résistances de diffusion en tant que composants piézorésistifs sont apparus. Ce type de capteur de pression a une structure simple et fiable. Il n'y a pas de composants mobiles relatifs. L'élément sensible à la pression et l'élément élastique du capteur sont intégrés, ce qui élimine le retard des équipements mécaniques et la relaxation des contraintes, et améliore les caractéristiques du capteur.
L'effet piézorésistif des semi-conducteurs Les semi-conducteurs ont une caractéristique liée aux forces externes, c'est-à-dire que la résistivité (indiquée par la marque ) change avec la force du sol, ce qui est appelé effet piézorésistif. Le changement relatif de résistivité sous l'action de la contrainte de sol unitaire est appelé coefficient piézorésistif et est représenté par la marque . Exprimé en formule mathématique comme 墹ρ/ρ=πσ
Dans la formule, représente la contrainte. Le changement de valeur de résistance (R/R) qu'une résistance semi-conductrice doit provoquer lorsqu'elle est soumise à une contrainte est déterminé par le changement de résistance, de sorte que l'équation relationnelle ci-dessus pour l'effet piézorésistif peut également être écrite sous la forme R/R=πσ
Sous l'action d'une force externe, certaines contraintes au sol (σ) et déformations (ε) sont provoquées dans le cristal semi-conducteur. La relation interne entre eux est déterminée par le module de Young's (Y) de la matière première, c'est-à-dire Y=σ/ε
Si l'effet piézorésistif est exprimé en termes de contrainte que peut supporter le semi-conducteur, alors R/R=Gε
G est appelé le facteur de sensibilité du capteur de pression, qui représente le changement relatif de résistance causé par la déformation unitaire.
L'indice piézorésistif ou facteur de dextérité est le paramètre physique fondamental de l'effet piézorésistif du semi-conducteur. La relation entre eux est la même que la relation entre la contrainte au sol et la déformation, qui est déterminée par le module d'Young's de la matière première, c'est-à-dire G=πY
Étant donné que les cristaux semi-conducteurs ont une élasticité anisotrope, le module de Young's et le coefficient piézorésistif changent avec l'orientation du cristal. La taille de l'effet piézorésistif du semi-conducteur est également étroitement liée à la résistance du semi-conducteur. Plus la résistance est faible, plus la valeur du facteur de sensibilité est petite. L'effet piézorésistif de la résistance de diffusion est déterminé par la tendance à la cristallisation et la concentration en impuretés de la résistance de diffusion. La concentration en impuretés clé fait référence à la concentration en impuretés de surface de la couche de diffusion.
