ピエゾ抵抗センサーとは?
ピエゾ抵抗センサーは、機械的ストレスにさらされたときに特定の半導体材料の抵抗率の変化を利用して電子的作用をもたらすデバイスです。このピエゾ抵抗現象は、これらの材料が圧力や応力にさらされて曲げられると、潜在的な抵抗特性が変化する傾向があることに基づいています。これにより、デバイスを通過する電流に対応する変化が生じ、測定または読み出しに変換されます。ピエゾ抵抗デバイスで一般的に使用される半導体材料は、通常、ほとんどの電子部品で使用される基本的な金属およびシリコン ファミリと同じです。これらのコンポーネントは、さまざまな業界の要件に適合する幅広い感度特性を備えています。
特定の半導体材料が機械的ストレスにさらされると、抵抗率、または電流の流れに対抗する基本的な能力が変化します。材料の抵抗特性のこの変化は、明らかにその比抵抗値を変化させます。これにより、デバイスを通過する電流が上昇または下降し、関連するストレスを表示または測定するために使用されます。ピエゾ抵抗効果を利用して、加速度や圧力などの応力誘発力を記録および測定するために使用される、さまざまなたわみに敏感な半導体デバイスを作成します。
この種のセンサーは通常、ゲルマニウム、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコンなどの半導体基板で構成されています。典型的なセンサーは、いくつかの n+ および p+ 接点が取り付けられた感圧半導体ダイアフラムで構成されています。電流は、その抵抗に応じた速度でウェーハを通過します。この電流伝達とその結果の読み取り値は、ダイアフラムが圧力にさらされたときのコンポーネントの抵抗変化によって異なります。これらのセンサーは、限られた範囲と温度安定性を備えた単純なピエゾ抵抗器から、非常に安定した正確なピエゾ FET まで、複雑な範囲に及びます。
ピエゾ抵抗センサーは、機械的応力測定を含むさまざまなアプリケーションで使用されます。自動車産業では、真空および圧力センサーとして、またはオイルとガスのレベルを示すためにそれらを採用しています。また、血圧測定器など医療分野でも使用されています。深海ダイバーが使用する深度ゲージも、ピエゾ抵抗センサー技術を採用して、正確な深度測定値を生成します。これらのデバイスは、航空機の高度計や気圧計にも使用されています。
このタイプの圧力依存センサーは、ホイートストン ブリッジやバイポーラ トランジスタなどの回路やコンポーネントを使用する電子計測機器でもよく使用されます。位置の向き、加速度、および振動力を測定するために使用される加速度計も、ピエゾ抵抗センサー技術を利用して読み取り値を生成します。この技術は家庭環境にも浸透しており、食器洗い機、掃除機、洗濯機の多くのメーカーが製品に使用しています。
産業機器