Тензочувствительные элементы

Принцип действия тензорезисторов основан на явлении тензоэффекта - изменении величины активного сопротивления проводни­ковых и полупроводниковых материалов под воздействием прило­женных к ним механических напряжений (усилий).

В простейшем случае тензорезистор представляет собой тонкую проволоку, внедренную в бумагу, наклеиваемую на металлическую балку, которая подвергается механической деформации (растяжение, изгиб, скручивание, сжатие).

Полупроводниковый тензорезистор (рис.9.6) представляет собой кристалл кремния (п-проводимость) 1 с нанесенной на его поверх­ность дорожкой другого полупроводника с р-проводимостью - тензорезиста 2. Сопротивление дорожки 2 тензорезистора равно

R= pl/s,

где р- удельное сопротивление материала тензорезиста; l - длина дорожки тензорезиста; s- площадь поперечного сечения тензорезиста.

При деформации дорожки под действием силы F, например, при ее сжатии, изменяется эффективная длина l (увеличивается) и пло­щадь поперечного сечения s (уменьшается). В результате изменяется сопротивление подложки R (увеличивается), а значит и всего р-n пе­рехода тензорезистора. Это изменение сопротивления фиксируется электронной схемой - таким образом, измеряется сила F.

Рисунок 9.6 - Тензорезистор: 1-полупроводниковый кристалл; 2- дорожка тензорезиста с р-проводимостью; 3- электроды.

Тензорезистор крепится к детали, которая воспринимает какие-либо усилия F. Чувствительность тензорезисторных преобразовате­лей определяется тензорезисторным коэффициентом - отношением изменения сопротивления активной части тензорезистора к измене­нию приложенной силы. У большинства проволочных тензорезисторов К ~ 2, а у полупроводниковых -К~ 100.

Применяются тензорезисторы для измерения сил, деформаций и малых перемещений.