O que é um sensor piezorresistivo?

Um sensor piezoresistivo é um dispositivo que faz uso de mudanças na resistividade de certos materiais semicondutores quando submetidos a estresse mecânico para efetuar uma ação eletrônica. Este fenômeno piezoresistivo é baseado na tendência desses materiais a sofrerem alterações em suas características resistivas latentes quando flexionados por exposição a pressão ou estresse. Isso causa uma mudança correspondente em qualquer corrente elétrica que passa pelo dispositivo que se traduz em uma medição ou leitura. Os materiais semicondutores comumente usados ​​em dispositivos piezoresistivos são geralmente as mesmas famílias básicas de metal e silicone usadas na maioria dos componentes eletrônicos. Esses componentes estão disponíveis com uma ampla gama de características de sensibilidade para atender aos requisitos de diversas indústrias.

Quando certos materiais semicondutores são expostos a estresse mecânico, sua resistividade, ou capacidade básica de se opor ao fluxo de corrente elétrica, muda. Essa mudança no caráter resistivo dos materiais obviamente altera seu valor específico de resistência. Isso resulta em um aumento ou queda em qualquer corrente que passa pelo dispositivo, que é então usada para indicar ou medir o estresse envolvido. O efeito piezoresistivo é aproveitado para criar uma variedade de dispositivos semicondutores sensíveis à deflexão usados ​​para registrar e medir forças indutoras de estresse, como aceleração e pressão.

Esse tipo de sensor é normalmente construído com substratos semicondutores, como germânio, silicone policristalino, silicone amorfo e silicone de cristal único. Um sensor típico consiste em um diafragma semicondutor sensível à pressão com vários contatos n+ e p+ ligados a ele. A corrente elétrica é passada através do wafer a uma taxa que depende de sua resistência. Esta transferência de corrente e leitura resultante diferem de acordo com as mudanças de resistência no componente quando o diafragma é exposto à pressão. Esses sensores variam em complexidade, desde piezoresistores simples com faixa limitada e estabilidade de temperatura até Piezo-FETs altamente estáveis ​​e precisos.

O sensor piezoresistivo é usado em uma ampla variedade de aplicações envolvendo medição de tensão mecânica. A indústria automotiva os emprega como sensores de vácuo e pressão ou para indicar os níveis de óleo e gás. Eles também são usados ​​na área médica em dispositivos como equipamentos de medição de pressão arterial. Medidores de profundidade usados ​​por mergulhadores em alto mar também empregam tecnologia de sensor piezoresistivo para produzir leituras de profundidade precisas. Esses dispositivos também são usados ​​em altímetros de aeronaves e instrumentos de pressão barométrica.

Sensores dependentes de pressão deste tipo também são frequentemente usados ​​em instrumentos de medição eletrônica que usam circuitos e componentes como a ponte de Wheatstone e transistores bipolares. Acelerômetros usados ​​para medir orientação posicional, aceleração e forças de vibração também utilizam tecnologia de sensor piezoresistivo para produzir suas leituras. Essa tecnologia também chegou ao ambiente doméstico com muitos fabricantes de lava-louças, aspiradores de pó e máquinas de lavar usando-as em seus produtos.