Apa itu Sensor Piezoresistif?

Sensor piezoresistif adalah perangkat yang memanfaatkan perubahan resistivitas bahan semikonduktor tertentu ketika mengalami tekanan mekanis untuk mempengaruhi tindakan elektronik. Fenomena piezoresistif ini didasarkan pada kecenderungan material ini untuk mengalami perubahan karakteristik resistif laten mereka ketika ditekuk oleh paparan tekanan atau stres. Hal ini menyebabkan perubahan yang sesuai dalam setiap arus listrik yang melewati perangkat yang diterjemahkan ke dalam pengukuran atau pembacaan. Bahan semikonduktor yang biasa digunakan dalam perangkat piezoresistif umumnya adalah keluarga logam dan silikon dasar yang sama yang digunakan di sebagian besar komponen elektronik. Komponen ini tersedia dengan berbagai karakteristik sensitivitas untuk memenuhi kebutuhan berbagai industri.

Ketika bahan semikonduktor tertentu terkena tekanan mekanis, resistivitasnya, atau kemampuan dasar untuk melawan aliran arus listrik, berubah. Perubahan karakter resistif bahan ini jelas mengubah nilai resistansi spesifiknya. Hal ini menghasilkan kenaikan atau penurunan arus yang melewati perangkat yang kemudian digunakan untuk menunjukkan atau mengukur tegangan yang terlibat. Efek piezoresistif dimanfaatkan untuk menciptakan berbagai perangkat semikonduktor sensitif defleksi yang digunakan untuk merekam dan mengukur gaya pemicu tegangan seperti akselerasi dan tekanan.

Sensor jenis ini biasanya dibuat dari substrat semikonduktor seperti germanium, silikon polikristalin, silikon amorf, dan silikon kristal tunggal. Sensor tipikal terdiri dari diafragma semikonduktor sensitif tekanan dengan beberapa kontak n+ dan p+ yang terpasang padanya. Arus listrik dilewatkan melalui wafer pada tingkat tergantung pada resistansi. Pemindahan arus ini dan pembacaan yang dihasilkan berbeda sesuai dengan perubahan resistansi dalam komponen ketika diafragma terkena tekanan. Sensor ini memiliki kompleksitas mulai dari piezoresistor sederhana dengan jangkauan terbatas dan stabilitas suhu hingga Piezo-FET yang sangat stabil dan akurat.

Sensor piezoresistif digunakan dalam berbagai aplikasi yang melibatkan pengukuran tegangan mekanis. Industri otomotif menggunakannya sebagai sensor vakum dan tekanan atau untuk memberikan indikasi tingkat minyak dan gas. Mereka juga digunakan di bidang medis dalam perangkat seperti peralatan pengukuran tekanan darah. Pengukur kedalaman yang digunakan oleh penyelam laut dalam juga menggunakan teknologi sensor piezoresistif untuk menghasilkan pembacaan kedalaman yang akurat. Perangkat ini juga digunakan dalam altimeter pesawat dan instrumen tekanan barometrik.

Sensor yang bergantung pada tekanan jenis ini juga sering digunakan dalam instrumen pengukuran elektronik yang menggunakan sirkuit dan komponen seperti jembatan Wheatstone dan transistor bipolar. Akselerometer yang digunakan untuk mengukur orientasi posisi, akselerasi, dan gaya getaran juga menggunakan teknologi sensor piezoresistif untuk menghasilkan pembacaannya. Teknologi ini juga telah menemukan jalannya ke lingkungan domestik dengan banyak mesin pencuci piring, penyedot debu, dan produsen mesin cuci yang menggunakannya dalam produk mereka.