Термисторы

Более значительные по величине и разные по знаку температурные коэффициенты электрического сопротивления имеют полупроводники. Полупроводниковые терморезисторы принято называть термисторами

Фоторезисторы

Следующим видом резистивных сенсоров являются фоторезисторы. Их электрическое сопротивление зависит от освещенности. Изменение их электрического сопротивления под действием света происходит благодаря внутреннему фотоэффекту, т.е. благодаря тому, что при поглощении квантов света в полупроводнике появляются дополнительные свободные носители электрического заряда

Пьезорезисторы ( Тензорезисторы)

Если на металлическую проволоку действует сила, которая растягивает ее, то в результате деформации длина проволоки несколько увеличивается, а площадь поперечного сечения несколько уменьшается. Из-за этого электрическое сопротивление проволоки возрастает.

Значительно более высокую тензочувствительность, чем металлические, имеют полупроводниковые пьезорезисторы, поскольку механизм изменения электрического сопротивления в них намного сложнее. Тензочувствительность резисторов, например, из кремния в десятки раз выше, чем у металлических.

Магниторезистивные сенсоры

В магниторезистивных сенсорах используется способность некоторых материалов существенно изменять свою электропроводность в зависимости от направления и напряженности внешнего магнитного поля. К таким материалам относятся, например, пленки пермаллоя ().

5.3 Емкостные сенсоры

Не менее широко для создания сенсоров используют изменения электроемкости чувствительных элементов под влиянием факторов, которые надо контролировать. На рис. 5.2, в качестве примера, в продольном сечении показан цилиндрический конденсатор, в котором внутренний цилиндрический электрод 1 может двигаться вдоль оси цилиндра относительно внешнего цилиндрического электрода 2.

Рис. 5.3  Цилиндрический конденсатор с подвижной сердцевиной как сенсор линейного перемещения

Электрическая емкость цилиндрического конденсатора, как известно, описывается формулой (формула 5.3),

где – электрическая постоянная;и– радиусы внутренней и внешней обкладок конденсатора;– длина зоны взаимодействия цилиндров. Поэтому в достаточно широком диапазоне емкость пропорциональна длине, т.е. является линейной функцией перемещения сердцевины. Такие конденсаторы успешно используют для точного преобразования в электрический сигнал взаимного положения и перемещения тел.

Электрическая емкость плоского конденсатора описывается, как известно, формулой (формула 5.4),

где – площадь его пластин;– расстояние между ними;– диэлектрическая проницаемость материала между пластинами. Изменение любой из этих величин приводит к изменению емкости и таким образом может быть зафиксировано. Например, в классических конденсаторах переменной емкости одна группа металлических пластин при повороте вокруг оси сдвигается относительно другой. При этом изменяется площадь их взаимодействияи соответственно электрическая емкость. Такой конденсатор можно использовать, например, как чувствительный элемент в сенсоре угла поворота.

. Примерами ёмкостных электрических сенсоров являются, а) сенсор линейного перемещения, в котором при перемещении внутреннего стержня цилиндрического конденсатора изменяется его ёмкость; б) сенсор давления, в котором ёмкость плоского конденсатора меняется при изменении внешнего давления и соответственно расстояния между пластинами; в) сенсор уровня жидкости, в котором емкость измерительного конденсатора прямо зависит от уровня жидкости; г) гребенчатые газовые сенсоры, в которых ёмкость между двумя гребенчатыми электродами меняется в зависимости от наличия и концентрации в атмосфере молекул определенных паров или газов.