Halvledartryckssensorer kan delas in i två kategorier, en baseras på den grundläggande principen att halvledarens PN-korsning (eller Schottky-korsningen) förändras i I-υ-egenskaper under stress. Egenskaperna hos denna typ av tryckkänsliga komponenter är mycket instabila och har inte utvecklats särskilt mycket. Den andra är sensorn som bildas baserat på den halvledar piezoresistiva effekten, som är huvudtypen av halvledartryckssensorn. Under de första dagarna klistrades de flesta halvledarresistansmätare på de elastiska elementen för att göra olika spännings- och töjningstestinstrument. På 1960 -talet, tillsammans med den tekniska utvecklingen av halvledarintegrerade kretschips, uppträdde halvledartryckssensorer med diffusionsmotstånd som piezoresistiva komponenter. Denna typ av trycksensor har en enkel och pålitlig struktur. Det finns inga relativa rörliga komponenter. Det tryckkänsliga elementet och det elastiska elementet i sensorn är integrerade, vilket eliminerar mekanisk utrustning och spänningsavslappning, och förbättrar sensorns egenskaper.
Halvledares piezoresistiva effekt Halvledare har en egenskap relaterad till yttre krafter, det vill säga resistiviteten (markerad med ρ) förändras med markens kraft, som kallas piezoresistiv effekt. Den relativa förändringen av resistivitet under verkan av enhetsjordspänning kallas piezoresistiv koefficient och representeras av märket π. Uttryckt i matematisk formel som 墹 ρ/ρ=πσ
I formeln representerar σ stress. Förändringen i motståndsvärde (R/R) som ett halvledarmotstånd behöver orsaka när det utsätts för spänning bestäms av förändringen i motstånd, så ovanstående relationsekvation för den piezoresistiva effekten kan också skrivas som R/R=πσ
Under verkan av yttre kraft orsakas viss markspänning (σ) och töjning (ε) i halvledarkristallen. Det interna förhållandet mellan dem bestäms av Young' s modul (Y) för råmaterialet, det vill säga Y=σ/ε
Om den piezoresistiva effekten uttrycks i form av den belastning som halvledaren kan motstå, då R/R=Gε
G kallas trycksensorns känslighetsfaktor, vilket representerar den relativa förändringen i motstånd som orsakas av enhetens belastning.
Det piezoresistiva indexet eller fingerfärdighetsfaktorn är den grundläggande fysiska parametern för halvledarens piezoresistiva effekt. Förhållandet mellan dem är detsamma som förhållandet mellan markspänning och belastning, som bestäms av Young' s modul för råmaterialet, det vill säga G=πY
Eftersom halvledarkristaller är anisotropa i elasticitet förändras Young's modul och piezoresistiva koefficient med kristallorientering. Storleken på halvledarens piezoresistiva effekt är också nära besläktad med halvledarens motstånd. Ju lägre motstånd, desto mindre värde är känslighetsfaktorn. Den piezoresistiva effekten av diffusionsmotståndet bestäms av kristalliseringstendensen och föroreningskoncentrationen av diffusionsmotståndet. Nyckelföroreningskoncentrationen avser diffusionsskiktets ytrenhetskoncentration.
