Diskussion:Piezoresistiver Effekt

Falsch?

ich bin nicht vom Fach, aber soweit ich das woanders gelesen habe, wird der piezoresistive Effekt als Grundlage für Dehnungsmessstreifen angeführt! damit währe der Satz "Der Vorteil im Vergleich zu alternativen Messmethoden wie z. B. mit einem Dehnungsmessstreifen liegt in der hohen Empfindlichkeit. falsch, oder? Was mich auch wundert, dass hier ausschließlich von Silizium gesprochen wird, es werden doch noch andere Materialien eingesetzt, oder? (nicht signierter Beitrag von 85.178.9.147 (Diskussion) 21:12, 21. Aug. 2007 (CEST))

Also Dehnungsmessstreifen basieren auf einer Veränderung der Geometrie eines im Allgemeinen metallischen Leiters, durch die verringerte Querschnittsfläche und und längeren Leitungsweg beim Dehnen steigt der Widerstand der Leitung. mit piezoresitiven Effekt hat das also weniger etwas zu tun (es gibt evtl spezielle Messstreifen die auch das mit nutzen, kenn ich aber nicht). Und ja den Effekt gibt es auch bei anderen (HAlbleiter-)Materialien. --Cepheiden 21:49, 21. Aug. 2007 (CEST)

Hm, das ist schön, dass Du mir den Link zu DMS eingefügt hast, da hab ich doch grad mal nachgelesen und unter DMS/Wirkungsweise steht ganz klar, dass die Funktion von DMS auf dem piezoresistiven Effekt beruht. Ausserdem wird Silizium dort auch unter den DMS-Werkstoffen aufgeführt. Also tut mir leid, aber ich finde Deine Aussagen irreführend (so ist mir natürlich auch klar, dass der piezoresistive Effekt auch bei anderen Materialien auftritt, aber es werden vorallem auch andere Materialien eingesetzt.- Du hast es so formuliert, als sei Silizium der einzig eingesetzte Werkstoff). gruß georg k. (nicht signierter Beitrag von 85.178.52.37 (Diskussion) 21:55, 22. Aug. 2007 (CEST))

Also ich bin da kein Experte, aber offensichtlich gibt es bei beiden Artikeln Überarbeitungsbedarf. Konventionelle Dehnungsmessstreifen aus einem flexiblen, isolierendem Substratmaterial und den darauf aufgebrachten metallischen Leiterbahnen aufgebaut. Die Widerstandsänderung wird über eine Geometrieänderung bewirkt und ab einem gewissen Maß nicht mehr reversibel. Dem entgegen gibt es offensichtlich noch DMS die auf dem piezoresitiven Effekt beruhen und (so vermute ich) bessere Messergebnisse bei sehr kleinen Dehnungen erzielen, hier wird unter anderem (aber sicher nicht nur) Silicium eingesetzt. Der DMS-Artikel würfelt wie in vielen technischen Wikipedia-Artikeln einiges durcheinander. Ich fühle mich aber derziet nicht in der Lage dort Klarheit zu schaffen. Grüße --Cepheiden 00:00, 23. Aug. 2007 (CEST)

Vorsicht, hier liegt ein Irrtum vor. Der Piezoresitive Effekt ist bei Leiter - Metallen eher vernachlässigbar, bei Halbleitern aber dominant gegenüber der Widerstandänderung durch Gestaltänderungen. In DMS werden also Halbleiter aufgrund des Piezoresistiven Effektes eingesetzt und Metalle auf Grund der Widerstandsänderung durch Gestaltänderung. Spricht man von Piezoresitiven Sensoren, spricht man jedoch bei Zeiten nicht NUR von Dehnungsmessstreifen, sondern AUCH. Ich bitte das im Artikel klarzustellen.(nicht signierter Beitrag von 89.12.148.214 (Diskussion) 19:26, 23. Sep. 2007 (CEST))

Silizium wird heutzutage meist eingesetzt für DMS und nutzt den Piezoresistiven Effekt und hat entsprechend große R-Änderungen (großen k-Faktor) gegenüber den früher eingesetzten Metall-DMS, bei denen sich nur die Gestaltsänderung aufgrund der Dehnung auswirkt. Es hat daher eine größere Auflösung. Über die Genauigkeit/Langzeitstabilität/Reproduzierbarkeit weiß ich nichts.--Ulfbastel 12:56, 7. Sep. 2009 (CEST)

Hallo zusammen, bevor hier der Artikel tausendmal umgearbeitet wird. sollten wir erstmal sicher klären was der "Piezoresistiver Effekt" wirklich ist. Ist es eine Widerstandsänderung aufgrund von einer Geometrieänderung (wie bei metallischen Dehnmessstreifen) (Quelle: [1]) oder ist es eine elastische mechanische Verspannung die den elektrischen Widerstand ändert bei der die Geometrieänderung vernachlässigt werden kann (metallische Dehnmessstreifen fallen dann nicht darunter, Quelle: [2])? --Cepheiden 14:08, 7. Sep. 2009 (CEST)

Hat niemand mehr Lust mitzuhelfen den Artikel zu verbessern? --Cepheiden 14:34, 15. Sep. 2009 (CEST)

Doch! Ich habe meine Recherche einfach mal auf der englischsprachigen Wikipedia begonnen - leider habe ich auf die dort verwendeten Bücher gerade keinen Zugriff. Das was dort steht deckt sich aber mit beiden(!) von dir verlinkten Quellen. Grundsätzlich sind sich alle Quellen einig, dass der piezoresistive Effekt folgendes ist: durch mechanische Spannung (Ursache) ändert sich der elektrische Widerstand (Wirkung). Der elektrische Widerstand setzt sich zusammen aus Querschnittsfläche und dem spezifischen Widerstand. Die Formel deutet schon 2 Wirkungsprinzipien an: Querschnittsfläche als Funktion der mechanischen Spannung und spezifischer Widerstand als Funktion der mechanischen Spannung. Das erste ist leicht zu erklären: Durch die mechanische Spannung ändert sich der Querschnitt (also die Geometrie) des Materials. Die Querschnittsänderung bewirkt eine Widerstandsänderung. Dieses Wirkungsprinizip ist bei Metallen und Halbleitern gleichermaßen "schwach". Das zweite ist ein wenig komplizierter: Der spezifische Widerstand eines Materials ist u.a. umgekehrt proportional zur Ladungsträgerdichte und deren Beweglichkeit. Dementsprechend wirkt sich die Querschnittsänderung nochmal auf die Dichte aus (direkt) und durch den verringerten Gitterabstand indirekt auch auf die Beweglichkeit. Dieses zweite Wirkungsprinzip ist bei Halbleitern dominant, da sich hier die geringere Ladungsträgerdichte stärker auswirkt als bei Metallen. Der piezoresistive Effekt bei metallischen Dehnmessstreifen beruht folglich hauptsächlich auf dem ersten Wirkungsprinzip.Diese Erklärungen decken sich mit allen Quellen (auch mit den bereits im Artikel verlinkten). Dementsprechend ist der piezoresistive Effekt nichts anderes als die Zusammenfassung aller Effekte, die eine Widerstandsänderung durch mechanische Spannung hervorrufen. --Woromir 09:41, 25. Sep. 2009 (CEST)

Hallo, zu dem Schluss bin ich auch gekommen. Aber was mir dabei aufstößt ist die Tatsache, dass eine größere plastische inelastische Änderung der Geometrie eine Körpers (wie bei metallischen Dehnmessstreifen) für mich kein Festkörpereffekt ist. Übertrieben wirkt das auf mich als, wenn man durch eine solche Dehnung einen dünnen starkabsorbierenden Metallfilm (ca. > 50 nm) so abdünnt dass er eine deutliche Zunahme seiner optischen Transparenz zeigt (unter 20 nm) und dann behauptet dies sein der "piezooptischer Effekt" (gibt es übrigens auch). Leider wird dies in der Literatur so dargestellt, und sollte daher auch im Artikel erwähnt werden. Hier wäre es schön, wenn wir einen Weg finden würden eine objektive aber dennoch begrifflich klare Formulierung in dein Artikel einzubringen. Meine Ideen sind meiner Meinung nach zu neudefinierend, denn ich würde den ersten Fall nur als "weitere Begriffserklärung in der Literatur" einfügen. --Cepheiden 10:13, 25. Sep. 2009 (CEST)

Wie gestallten wird den Artikel nun? --Cepheiden 19:43, 10. Okt. 2009 (CEST)

Ich hatte zwar schon begonnen, den Artikel 'offline' etwas umzubauen - ich würde ein wenig mehr Theorie einfliessen lassen. Leider ist mir dann etwas dazwischengekommen - und momentan steht leider noch eine Prüfung an. Ich denke, dass ich Mitte/Ende nächster Woche mal etwas Zeit bekomme, um mich dann tatsächlich diesem Artikel zu widmen. -- Woromir 19:49, 10. Okt. 2009 (CEST)

Unklar

Silicium ist nur in einem begrenzten Bereich verformbar (spröde), sein elektrischer Widerstand ist jedoch stärker veränderbar.

Stärker veränderbar als was?

-> Hier ist wohl die Rede von anderen Materialien, die auch einen ähnlichen Effekt aufweisen

Jedoch ist die Kraftmessung mit Hilfe des piezoresistiven Effekts auf eine maximale Kraft von ca. 100 M Newton begrenzt. Somit lassen sich nur kleine Kräfte messen.

"100 M Newton" soll heißen 100 Mega-Newton? Das sind ja jetzt nicht wirklich kleine Kräfte. --85 ^[?!] 14:38, 13. Dez. 2006 (CET)

Und was ist mit der hohen Temperaturabhängigkeit? Und dem nicht linealen Verhalten? (nicht signierter Beitrag von 87.217.254.105 (Diskussion) 11:36, 22. Jun. 2007 (CEST))

Vorsicht!! MEGANEWTON - hier ist eine Verwechselung am Werk: Ein Werkstoff ist in Belastbarkeit z.b. durch die SPANNUNG!! ->-> niemals <-<- durch eine KRAFT!!!! in Belastbarkeit beschränkt! Kraft kann nur in Relation gesehen werden (Ein dickes Stück Silizium verträgt mehr 'Kraft', aber eventuell die gleiche 'Spannung' wie ein dünnes Stück.) Für Silizium sind mir relativ hohe Spannungswerte von (abhängig von Kristallebene) bekannt. Warum der Piezoresitive Effekt nun für Kräfte ab den eigentlich unglaublich hohen Kräfte von 100 Meganewton nicht genutzt werden kann, wird nicht erklärt. Liegt es am Aufwand? An der Herstellbarkeit grosser Sensoren? Wirtschaftlichkeit? Oder ist der Effekt vielleicht nur in einer kleinen Spanne mit guten Kennlinien nutzbar??

-> Ich bitte den Artikel noch mal gründlich zu überarbeiten... (nicht signierter Beitrag von 89.12.148.214 (Diskussion) 19:12, 23. Sep. 2007 (CEST))

Sei mutig! --Cepheiden 12:04, 22. Jun. 2007 (CEST)

"Bei den Dünnfilm-Sensoren verbiegt sich eine metallische Membran (meist Edelstahl) und ruft so eine Änderung des elektrischen Widerstandes hervor..."

Das hört sich so an, als ob die Membran selber der Aufnehmer wäre. Ich werde das mal ändern, und das mit den 100 MN auch. "... Somit lässt sich mit Silicium eine viel höhere Genauigkeit erzielen." Eine höhere Empfindlichkeit muss nicht automatisch zu einer höheren Genauigkeit führen. Man denke nur an PTCs, die einen Sprunghaften Widerstandsanstieg aufweisen und in diesem Bereich eine hohe Empfindlichkeit hätten. Wegen der Herstellungstoleranzen, stabilität, ... sind sie aber trotzdem nich für exaktere Messungen geeignet. Die Aussage sollte man belegen. Wiesiwies 23:09, 31. Jul. 2008 (CEST)

richtig. Die Edelstahl-Membran ist nicht selbst der Sensor. Sie kann je nach Druck erheblich dick sein - also nix mit Dünnschicht.--Ulfbastel 13:11, 7. Sep. 2009 (CEST)

Artikel fehlerhaft

Zitat: "Der piezoresistive Effekt beruht auf der Veränderung eines spezifischen Widerstands eines piezoelektrischen Materials (Piezokristall) durch Druck oder Zug.". Schon der erste Satz in diesem Artikel ist falsch. der Piezoresitive Effekt tritt nicht nur bei piezoelektrischen Materialien auf, sondern bei praktisch allen leitenden Materialien. Der Artikel bedarf DRINGENDST einer Überarbeitung. (Der vorstehende nicht signierte Beitrag – siehe dazu Hilfe:Signatur – stammt von 134.96.76.157 (Diskussion • Beiträge) 7:42, 19. Nov. 2008 (CET))

Das stimmt, ich habe die Einleitung mal etwas geändert. Nun ist es hoffentlich nicht mehr falsch. Danke --Cepheiden 09:46, 20. Nov. 2008 (CET)