Trykksensorene som for øyeblikket er tilgjengelige eller som vil bli markedsført i nær fremtid, gjelder kategoriene kapasitive og piezoresistive sensorer.
Grunnlaget for kapasitive trykksensorer er en tynn enkrystallinsk eller polykrystallinsk silisiummembran. Fra et metrologisk synspunkt er disse sensorene preget av en høy trykkfølsomhet og en markert lav temperaturfølsomhet. De kan operere opp til temperaturer på ca. 300 grader og forblir nesten fri for hysterese. På den annen side er de ikke-lineære, men deres oppførsel er fullt ut bestemt av deres normaliserte respons. Piezoresistive sensorer består av silisiummembraner der strekk-stressmålere enten avsettes eller implanteres. Membranen fungerer som en spenningsforsterker. Disse sensorene viser en lineær respons på lave nivåer av stress. De monokrystallinske silisiummålerne er karakterisert ved en trykkfølsomhet som er to eller tre ganger større enn den for laser-omkrystalliserte polysilisiummålere. Det største problemet med piezoresistive sensorer er deres høye temperaturfølsomhet, som må reduseres ved hjelp av motstandskompensasjonsnettverk. Sensorene med målere spredt eller implantert i membranen skal kunne fungere opp til 200 grader, mens avsatte målere utvider temperaturområdet opp til 300 grader. Sammenligningen av normaliserte responser indikerer at følsomheten for trykk til piezoresistive sensorer er mindre enn kapasitive sensorer.
Blant de andre variantene av silisiumtrykksensorer, tilbyr de MEST målesensorer så vel som resonanssensorer fordelen av å gi en frekvensmodulert utgang. Miniatyr kapasitans membranmåler for absolutt vakuummåling
Sitat utdrag:
Bruddspenning, hvorav verdien for silisium i romtemperatur varierer fra ca. 300 MPa til 7 GPa [27,28], er en ekstremt viktig parameter som bør vurderes i design. Membranen kan knuses i stykker når den maksimale spenningen er større enn bruddspenningen [29]. Derfor er det nødvendig å ta noen beskyttelsestiltak for å holde membranen i drift under høyt trykk.
Vis abstrakt:
SOI innebygd varmespreder med temperatur- og trykkintegrerte sensorer for kjøleoptimalisering og in situ overvåking
2011, Materials Science and Engineering B: Solid State Materials for Advanced Technology
Sitat utdrag:
De følsomme elementene er piezoresistorer som består av dopede områder i krystallinsk Si (fig. 4), koblet i en Wheatstone-brokonfigurasjon. Når et trykk påføres membranen, modifiserer spenningen i planet bærerens mobilitet, endrer den elektriske motstanden til målerne og produserer derfor en utgangsspenning som ikke er null ved broutgangen [14]. De piezoresistive koeffisientene er avhengig av dopingtype og konsentrasjon, temperatur og krystallinsk orientering [15,16], den maksimale motstandsvariasjonen oppnås langs en krystallinsk retning avhengig av dopingtypen.
