Un capteur piézorésistif est un dispositif qui utilise les changements de résistivité de certains matériaux semi-conducteurs lorsqu’ils sont soumis à une contrainte mécanique pour effectuer une action électronique. Ce phénomène piézorésistif est basé sur la tendance de ces matériaux à subir des changements dans leurs caractéristiques résistives latentes lorsqu’ils sont fléchis par l’exposition à la pression ou à la contrainte. Cela provoque un changement correspondant de tout courant électrique traversant l’appareil qui se traduit par une mesure ou une lecture. Les matériaux semi-conducteurs couramment utilisés dans les dispositifs piézorésistifs sont généralement les mêmes familles métalliques et silicones de base utilisées dans la plupart des composants électroniques. Ces composants sont disponibles avec une large gamme de caractéristiques de sensibilité pour répondre aux exigences de diverses industries.
Lorsque certains matériaux semi-conducteurs sont exposés à des contraintes mécaniques, leur résistivité, ou leur capacité de base à s’opposer au flux de courant électrique, change. Ce changement dans le caractère résistif des matériaux modifie évidemment sa valeur de résistance spécifique. Cela se traduit par une augmentation ou une diminution de tout courant traversant l’appareil qui est ensuite utilisé pour indiquer ou mesurer le stress impliqué. L’effet piézorésistif est exploité pour créer une gamme de dispositifs semi-conducteurs sensibles à la déviation utilisés pour enregistrer et mesurer les forces induisant des contraintes telles que l’accélération et la pression.
Ce type de capteur est généralement constitué de substrats semi-conducteurs tels que le germanium, le silicone polycristallin, le silicone amorphe et le silicone monocristallin. Un capteur typique se compose d’un diaphragme semi-conducteur sensible à la pression auquel sont attachés plusieurs contacts n+ et p+. Le courant électrique traverse la plaquette à un taux dépendant de sa résistance. Ce transfert de courant et la lecture qui en résulte diffèrent en fonction des changements de résistance du composant lorsque la membrane est exposée à la pression. La complexité de ces capteurs va des simples résistances piézoélectriques avec une plage et une stabilité de température limitées aux piézo-FETs hautement stables et précis.
Le capteur piézorésistif est utilisé dans une grande variété d’applications impliquant la mesure de contraintes mécaniques. L’industrie automobile les utilise comme capteurs de vide et de pression ou pour donner des indications sur les niveaux de pétrole et de gaz. Ils sont également utilisés dans le domaine médical dans des appareils tels que les équipements de mesure de la pression artérielle. Les jauges de profondeur utilisées par les plongeurs en eaux profondes utilisent également une technologie de capteur piézorésistif pour produire des lectures de profondeur précises. Ces appareils sont également utilisés dans les altimètres d’avions et les instruments de pression barométrique.
Les capteurs dépendants de la pression de ce type sont également souvent utilisés dans les instruments de mesure électroniques qui utilisent des circuits et des composants tels que le pont de Wheatstone et les transistors bipolaires. Les accéléromètres utilisés pour mesurer l’orientation positionnelle, l’accélération et les forces de vibration utilisent également la technologie des capteurs piézorésistifs pour produire leurs lectures. Cette technologie a également trouvé sa place dans l’environnement domestique avec de nombreux fabricants de lave-vaisselle, d’aspirateurs et de machines à laver les utilisant dans leurs produits.