Post on 04-Mar-2016
Resistive Sensor adalah salah satu jenis sensor yang paling umum dalam
instrumentasi..Sensor ini bekerja berdasarkan Prinsip Resistif perubahan besaran yang diindera
diubah menjadi perubahan hambatan suatu elemen. Resistive Sensor : merupakan jenis tranduser
yang digunakan untuk pengukuran yang menghasilkan output berupa resistansi.
Contoh :
Piezoresistif resistansinya berubah dengan berubahnya berubahnya tekanan
LDR (Light Dependent Resistor) reistansi berubah berdasarkan intensitas cahaya
Dan sebagainya.
LDR
LDR adalah sebuah sensor cahaya dimana jika cahaya yang masuk kedalam sensor tersebut semakin
sedikit, maka resistansinya akan semakin besar demikian juga sebaliknya jika intensitas cahaya yang
masuk semakin banyak maka resistansinya (hambatan) akan semakin sedikit, LDR dihitung dalam satuan
ohm. Karakteristik LDR terdiri dari laku recovery dan laju spectral
1. Laju Recovery
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu
ruangan yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai resistansi dari LDR tidak akan segera berubah
resistansinya pada keadaan ruangan gelap tersebut. Na-mun LDR tersebut hanya akan bisa menca-pai
harga di kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery meru-pakan suatu ukuran
praktis dan suatu ke-naikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis dalam K/detik, untuk
LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100
lux), kecepatan tersebut akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke
tempat terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai den-
gan level cahaya 400 lux.
2 Respon Spektral
LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh
padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga,
aluminium, baja, emas dan perak. Dari kelima bahan tersebut tembaga merupakan penghantar yang
paling banyak, digunakan karena mempunyai daya hantaryang baik
contoh LDR :
Piezoresistif
Piezoresistif merupakan sensor yang merubah tekanan menjadi resistansi. Semakin besar tekanan
yg diberikan maka semakin besar resistansi yang dihasilkan.
Pengaruh piezoresistif menggambarkan perubahan resistivitas semikonduktor karena stres
mekanik diterapkan. Pengaruh piezoresistif berbeda dari efek piezoelektrik. Berbeda dengan efek
piezoelektrik, efek piezoresistif hanya mengakibatkan perubahan hambatan listrik, itu tidak
menghasilkan potensial listrik.
Isi
Sejarah
Perubahan resistansi dalam perangkat logam karena adanya beban mekanik yang digunakan
adalah pertama kali ditemukan tahun 1856 oleh Lord Kelvin. Dengan silikon kristal tunggal
menjadi bahan pilihan untuk desain sirkuit analog dan digital, efek piezoresistif besar di silikon
dan germanium pertama kali ditemukan pada tahun 1954 (Smith 1954).
Mekanisme
Dalam semikonduktor, perubahan jarak antar-atom yang dihasilkan dari ketegangan
mempengaruhi bandgaps membuatnya lebih mudah (atau sulit tergantung pada material dan
strain) untuk elektron akan dibangkitkan ke dalam pita konduksi. Hal ini menghasilkan
perubahan resistivitas dari semikonduktor. Piezoresistivity didefinisikan oleh
\ Rho_ \ sigma = \ frac {\ left (\ frac {\ partial \ rho} {\ rho} \ right)} {\ varepsilon}
Mana
= Perubahan resistivitas = resistivitas Asli = Strain
Piezoresistivity memiliki efek jauh lebih besar terhadap resistensi dari perubahan sederhana
dalam geometri dan semikonduktor dapat digunakan untuk menciptakan strain gauge jauh lebih
sensitif, meskipun mereka umumnya juga lebih sensitif terhadap kondisi lingkungan (terutama
temperatur).
Resistensi perubahan pada logam
akurasi faktual adalah bagian ini diperdebatkan. Tolong bantu untuk memastikan bahwa fakta-
fakta yang disengketakan bersumber andal. Lihat pembahasan yang relevan pada halaman
pembicaraan. (Februari 2011)
Perubahan perlawanan di logam hanya karena perubahan geometri akibat stres mekanik
diterapkan dan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan resistensi sederhana yang berasal
dari hukum ohms;
R = \ rho \ frac {\ ell} {A} \,
mana
\ Ell Konduktor panjang [m]
Sebuah wilayah Cross-sectional dari arus [m]
Piezoresistif efek dalam semikonduktor
Pengaruh piezoresistif bahan semikonduktor dapat beberapa pesanan besaran lebih besar dari
efek geometris dalam logam dan hadir dalam bahan-bahan seperti germanium, silikon polikristal,
silikon amorf, karbit silikon, dan silikon kristal tunggal.
Piezoresistif efek di silikon
Hambatan perubahan silikon tidak hanya disebabkan oleh perubahan tegangan tergantung
geometri, tetapi juga karena stres tergantung resistivitas material. Hal ini menyebabkan faktor
gauge perintah besaran lebih besar daripada yang diamati pada logam (Smith 1954). Hambatan
dari n-silikon terutama melakukan perubahan akibat pergeseran dari tiga pasang lembah yang
berbeda melakukan. Pergeseran menyebabkan redistribusi dari operator antara lembah dengan
mobilitas yang berbeda. Hal ini mengakibatkan berbagai Mobilitas tergantung pada arah aliran
arus. Efek kecil adalah akibat perubahan massa efektif berhubungan dengan perubahan bentuk
lembah. Dalam melakukan silikon p-fenomena yang lebih kompleks dan juga mengakibatkan
perubahan massa dan lubang transfer.
Piezoresistif silikon perangkat
Pengaruh piezoresistif semikonduktor telah digunakan untuk perangkat sensor menggunakan
semua jenis bahan semikonduktor seperti germanium, silikon polikristal, silikon amorf, dan
silikon kristal tunggal. Sejak silikon sekarang bahan pilihan untuk sirkuit digital dan analog
terintegrasi penggunaan perangkat silikon piezoresistif telah sangat menarik. Hal ini
memungkinkan integrasi yang mudah sensor stres dengan sirkuit bipolar dan CMOS.
Hal ini memungkinkan berbagai macam produk dengan menggunakan efek piezoresitif. Banyak
perangkat komersial seperti sensor tekanan dan sensor percepatan mempekerjakan efek
piezoresitif pada silikon. Namun karena besarnya efek piezoresitif pada silikon juga menarik
perhatian penelitian dan pengembangan untuk semua perangkat lain yang menggunakan silikon
kristal tunggal. Semiconductor Hall sensor, misalnya, mampu mencapai presisi saat ini mereka
hanya setelah menggunakan metode yang menghilangkan sinyal kontribusi karena tegangan
mekanik diterapkan.
Piezoresistor
Piezoresistor adalah resistor terbuat dari bahan piezoresistif dan biasanya digunakan untuk
pengukuran stres mekanik. Mereka adalah bentuk yang paling sederhana perangkat piezoresistif.
Pembuatan
Piezoresistor dapat dibuat menggunakan berbagai bahan piezoresistif. Bentuk paling sederhana
dari sensor silikon piezoresistif yang disebarkan resistor. Piezoresistor terdiri dari kontak dua
sederhana tersebar n-atau p-sumur dalam substrat-atau n p-. Sebagai resistensi persegi khas
perangkat ini pada kisaran beberapa ratus ohm, p tambahan + atau n + diffusions plus yang
diperlukan untuk memfasilitasi kontak ohmik ke perangkat.
Piezoresistor.jpg
Skema penampang elemen dasar dari sebuah piezoresistor silikon n-baik.
Fisika operasi
Untuk nilai tegangan khas dalam kisaran MPa drop tegangan stres tergantung sepanjang resistor
Vr, bisa dianggap linear. piezoresistor A sejajar dengan sumbu x seperti pada gambar tersebut
dapat dijelaskan oleh
\ V_r = R_0 Aku [1 _L + \ pi \ _ sigma {xx} + \ pi _T (\ _ sigma {yy} _ sigma + \ {zz})]
mana R0, saya, T, L, dan ij stres menunjukkan perlawanan gratis, yang diterapkan saat ini, koefisien piezoresistif transversal dan longitudinal, dan tiga komponen tegangan tarik, masing-
masing. Koefisien piezoresistif bervariasi secara signifikan dengan orientasi sensor sehubungan
dengan sumbu kristalografi dan dengan profil doping. Meskipun sensitivitas tegangan cukup
besar resistor sederhana, mereka lebih disukai digunakan dalam konfigurasi yang lebih kompleks
menghilangkan sensitivitas lintas tertentu dan kekurangannya. Piezoresistor memiliki kelemahan
yang sangat sensitif terhadap perubahan temperatur sementara yang menampilkan relatif kecil
perubahan tegangan sinyal amplitudo relatif tergantung.
Contoh :