Was ist piezoresistiver effekt?

Der piezoresistive Effekt bezieht sich auf die Eigenschaft einiger Materialien, ihre elektrische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von mechanischer Verformung zu verändern. Dieser Effekt wurde erstmals im Jahr 1856 von Lord Kelvin entdeckt.

Piezoresistive Materialien haben eine niedrigere elektrische Widerstandsfähigkeit, wenn sie gedehnt oder zusammengedrückt werden. Dies liegt an Veränderungen in der Kristallstruktur oder den Ladungsträgerdichten im Material, die zu einer Änderung des Widerstands führen.

Piezoresistive Materialien werden häufig in Sensoren und Aktuatoren eingesetzt. In Dehnungsmessstreifen beispielsweise werden piezoresistive Materialien verwendet, um Verformungen oder Belastungen zu messen. Der Widerstand des Dehnungsmessstreifens ändert sich proportional zur auf ihn ausgeübten Belastung. Dies wird in vielen Anwendungen wie der Fahrzeugtechnik, der Luft- und Raumfahrttechnik und der Medizintechnik genutzt, um beispielsweise Kräfte, Drücke oder Verformungen zu messen.

Ein bekanntes piezoresistives Material ist Silizium. Es wird oft für den Bau von Dehnungsmessstreifen und Drucksensoren verwendet, da es eine hohe Empfindlichkeit aufweist und leicht in integrierten Schaltkreisen hergestellt werden kann. Polysilizium, Siliziumkarbid, Germanium und verschiedene polymerbasierte Materialien sind ebenfalls piezoresistiv.

Der piezoresistive Effekt ist grundlegend für viele moderne Technologien und hat eine breite Palette von Anwendungen in Bereichen wie der Automobilindustrie, der Robotik, der Messtechnik und der Biomedizin.

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