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)

Abstract

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.