Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 25, 2009

50 Jahre Entdeckung des piezoresistiven Effekts – Geschichte und Entwicklungsstand piezoresistiver Sensoren (50 Years of Piezoresistive Sensors – History and State of the Art of Piezoresistive Sensors)

50 Years of Piezoresistive Sensors – History and State of the Art of Piezoresistive Sensors
Gerald Gerlach and Roland Werthschützky
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

Am 1. April 1954 erschien in der Zeitschrift Physical Review ein Aufsatz von Charles S. Smith , in dem erstmalig über den piezoresistiven Effekt berichtet wurde, den er bei den kubischen Halbleitern Germanium und Silizium beobachtet hatte [1]. Mit dieser Entdeckung begann die Entwicklung diskreter Silizium-Dehnmessstreifen, die gegenüber Metall-DMS einen bis zu einem Faktor von 20...50 größeren K-Faktor aufweisen. Mit der Integration diffundierter Widerstände direkt in das Silizium und der Schaffung lokal abgedünnter Bereiche im Silizium, die dann als drucksensitiver Verformungskörper wirkten, wurden neben den piezoresistiven Wandlereigenschaften nun auch die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften von Silizium ausgenutzt. Rund zwei Jahrzehnte haben dann piezoresistive Sensoren die Entwicklung der Mikrosystemtechnik mit ihren vielfältigen Fertigungsverfahren mitbestimmt und damit vielen anderen mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) den Weg bereitet [2;3;4] (Tabelle 1). Auch nach 50 Jahren der Entwicklung piezoresistiver Aufnehmer stellt diese Sensorklasse noch ein wissenschaftlich interessantes Gebiet dar.

Abstract

On April 1, 1954, a paper of Charles S. Smith published in the journal Physical Review reported for the very first time the discovery of the piezoresistive effect in the cubic semiconductors germanium and silicon (Fig. 1) [1]. The discovery of the piezoresistive effect enabled the development of discrete silicon strain gauges with sensitivities a factor of 20 to 50 higher than that of conventional metallic ones. By the integration of diffused resistors into the silicon and by creating pressure-sensitive deformable regions directly within the silicon sensor chip, the excellent mechanical properties of silicon could be used aside from the well know electronic ones. Since then piezoresistive sensor technology has decisively influenced the development of microsystem technology and micro electro mechanical systems (MEMS) for some two decades [2;3;4] (Table 1). Even after 50 years of development, piezoresistive sensors are still scientifically attractive.

:
Published Online: 2009-09-25
Published in Print: 2005-02-01

© 2005 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH

Downloaded on 7.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1524/teme.72.2.53.58572/html
Scroll Up Arrow