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Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

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Quellen: www.sensedu.com, http://www.mhsg.de/Demo/Demo_Die_Erde/Data/Werkzeuge/Geophysik/M5-<br />

Seismik/2Eigenschaften/Eigenschaften.htm, http://sensorik.upb.de/lehre/V3_DMS_New.pdf<br />

Piezoresistive silicon pressure sensors employ resistors as sensing elements, diffused or<br />

implanted into the surface region of a membrane made by anisotropic etching. A pressure<br />

difference between the both sides of the membrane causes its deformation. Due to the<br />

piezoresistive effect, the resistors follow the deformation with resistance changes; two<br />

resistors increase <strong>and</strong> two decrease, resulting in a multiplied effect in the Wheatstonebridge<br />

configuration. The resistance changes, ∆Ri, can be expressed as follows:<br />

∆ R σ ∆l<br />

= K ⋅ε with ε= =<br />

R<br />

E l<br />

i<br />

where K is the gauge factor (k-Faktor o<strong>der</strong> Dehnungsempflindlichkeit, dimensionslose Zahl<br />

zwischen 1 und 200); σ ist die mechanische Spannung und ε die Dehnung (relative<br />

Längenän<strong>der</strong>ung ∆l/l); E is the Young's modulus (= modulus of elasticity, Elastizitätsmodul:<br />

Maß für den Wi<strong>der</strong>st<strong>and</strong> des Materials gegen elastische Verformung; je größer <strong>der</strong><br />

Elastizitätsmodul ist, desto geringer ist die Verformung <strong>der</strong> Materials) of the membrane.<br />

Gauge factor is defined as the fractional change in resistance to the fractional change in<br />

length (strain) along the axis of a strain gauge. It is a dimensionless quantity that applies to<br />

the changes in the strain gauge as a whole. Typical gauge factors are close to 2.0. Gauge<br />

factors for special strain gauges can be significantly larger or even negative.<br />

A sensitivity factor is sometimes specified. The sensitivity factor equals the gauge factor<br />

multiplied by a correction based on current measurement conditions. If the current<br />

conditions are the same as those un<strong>der</strong> which the gauge factor was specified, the<br />

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