Resistansändring

Resistansändring är förändringen av en elektrisk resistans hos ett material eller en komponent när omgivningen ändras. Den är en central princip i många sensorer och mätinstrument där motstånd används som signal. Vanliga orsaker är temperatur-, mekanisk och magnetisk påverkan, samt kemisk miljö eller åldringsprocesser.

Temperatur påverkar resistansen på grund av temperaturkoefficienten α som beskriver hur mycket resistansen förändras per grad Temperatur. För små förändringar är ΔR/R ≈ α ΔT. Ett vanligt exempel är platinumbaserade RTD där R ≈ R0(1 + α ΔT) med α ungefär 0,00385 per kelvin vid rumstemperatur. Mekanisk deformation ändrar både geometri och eventuell resistivitet; för små töjningar är ΔR/R ≈ GF·ε, där GF är gauge factor och ε är strain. Metalliska strain gauges har GF cirka 2, medan vissa halvledare kan nå mycket högre värden.

Magnetfält kan också orsaka resistansändring, känd som magnetresistans, vilket utnyttjas i MR-sensorer och magnetfältsmätningar. Andra faktorer som kemiskt miljö- eller ytsläpp, åldringsprocesser och fasomvandlingar kan också förändra resistansen hos ett material.

Relationen mellan resistans, resistivitet och geometri följer R = ρ L / A. Vid små förändringar är ΔR/R ≈ Δρ/ρ + ΔL/L − ΔA/A. Vid homogen temperaturändring dominerar ofta Δρ/ρ ~ α ΔT och geometrierna förändras med termisk expansion.

Användningar inkluderar temperaturmätning (RTD, termistor), strain-mätning (strain gauges), tryck- och fuktgivare samt olika resistiva sensorer. För noggrannhet används fyra-ledars mätningar och Wheatstone-bro, ofta följt av kalibrering.