Piézorésistance
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2008-03-31T21:05:18Z
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/* Piézorésistance des métaux */
{{ébauche|physique}}
La '''piézorésistance''' est le changement de [[conductibilité]] d'un matériau du à une [[contrainte]] mécanique.
== Histoire ==
Le changement de résistance électrique d'un métal du à une contrainte mécanique a été pour la première fois découverte par [[Lord Kelvin]] en 1856.
La piézorésistance dans les semi-conducteurs a été découverte sur un cristal de [[silicium]] en 1954 (Smith 1954).
== Mécanisme ==
La sensibilité d'un appareil piézorésistant a comme caractéristique :
:<math>\ K = (dR/R)/\epsilon _L </math>
où <math>\ \epsilon _L\ </math> et ''R'' représente respectivement la variation relative de longueur et la résistance.
=== Piézorésistance des métaux ===
La piézorésistance d'un capteur métallique est du au changement de géométrie due à la contrainte mécanique. Ce facteur géométrique du capteur se représente par la variable ''K'' (Window 1992):
:<math>\ K = 1 + 2\nu </math>
où <math>\ \nu </math> représente le coefficient de Poisson du matériau.
Même si les variations sont relativement faibles elles permettent d'utiliser ces capteurs ([[jauge de contrainte]]) sur une large gamme d'utilisation (Window 1992).
=== Piézorésistance dans les semi-conducteurs ===
La variable ''K'' d'un semi conducteur peut-être cent fois supérieur à celle des métaux. Les semi-conducteurs généralement utilisés sont le [[germanium]] et le [[silicium]] (amorphe ou cristallisé).
==== Piézorésistance du silicium ====
Une contrainte appliquée sur du [[silicium]] va modifier sa [[conductibilité]] pour deux raisons : sa variation géométrique mais aussi sur la conductibilité intrinsèque du matériau. Il en résulte une amplitude bien plus importante que pour des capteurs métalliques (Smith 1954).
== Piézorésistance des capteurs en silicium ==
La piézorésistance des semi-conducteurs a été utilisé avec un grand nombre de matériaux ([[germanium]], [[silicium]] polycristalin ou amorphe... Le silicium étant aujourd'hui largement utilisé dans les circuits imprimés, l'utilisation des capteurs à base de silicium est largement répandue et permet une bonne intégration des [[jauge de contrainte|jauges de contraintes]] avec les circuits bipolaires ou [[CMOS]].
Celà a permis une grande gamme d'utilisation de la piézorésistance. Beaucoup d'appareils commerciaux comme les capteurs d'accélération utilisent des capteurs en silicium.
=== Piézorésistance ou piézorésistor ===
Les piézorésistances ou piézorésistors sont des résistance variables faites à partir d'un matériau piézorésistant et sont utilisées pour les [[jauge de contrainte|jauges de contraintes]], couplées avec un [[pont de Wheatstone]].
== Bibliographie ==
*{{en}} Y. Kanda, "Piezoresistance Effect of Silicon," Sens. Actuators, vol. A28, no. 2, pp. 83-91, 1991.
*{{en}} S. Middelhoek and S. A. Audet, Silicon Sensors, Delft, The Netherlands: Delft University Press, 1994.
*{{en}} A. L. Window, Strain Gauge Technology, 2nd ed, London, England: Elsevier Applied Science, 1992.
*{{en}} C. S. Smith, "Piezoresistance Effect in Germanium and Silicon," Phys. Rev., vol. 94, no. 1, pp. 42-49, 1954.
*{{en}} S. M. Sze, Semiconductor Sensors, New York: Wiley, 1994.
*{{en}} J. Bartholomeyczik, S. Brugger, P. Ruther, and O. Paul, "Multidimensional CMOS In-Plane Stress Sensor," IEEE Sensors J., vol. 5, no. 5, pp. 872-882, 2005.
{{portail physique}}
[[Catégorie:Mesure physique]]
[[en:Piezoresistive effect]]
[[pl:Efekt piezorezystywny]]
[[sv:Piezoresistiv]]
[[zh:压阻效应]]