بررسی سنسور ها

مقدمه:
امروز وابستگي علوم كامپيوتر، مكانيك و الكترونيك نسبت به هم زياد شده‌اند و هر مهندس و با محقق نياز به فراگيري آن‌ها دارد، و لذا چون فراگيري هر سه آنها شكل به نظر مي‌رسد حداقل بايد يكي از آن‌ها را كاملاً آموخت و از مابقي اطلاعاتي در حد توان فرا گرفت. اينجانب كه در رشته مهندسي مكانيك گرايش خودرو تحصيل مي‌كنم، اهميت فراگيري علوم مختلف را هر روز بيشتر

حس مي‌كنم و تصميم گرفتم به غير از رشته تحصيلي خود ساير علوم مرتبط با خودرو را محك بزنم. مي‌دانيم كه سال‌هاست علوم كامپيوتر و الكترونيك با ظهور ميكروچيپ‌ها پيشرفت قابل ملاحظه‌اي كرده‌اند و اين پيشرفت دامنگير صنعت خودرو نيز شده است، زيرا امروزه مردم نياز به آسايش، ايمني، عملكرد بالا از خودرو خود توقع دارند. از نشانه‌هاي ظهور الكترونيك و كامپيوتر در خودرو پيدايش سنسورها در انواع مختلف، و سيستم‌هاي اداره موتور و سايرتجهيزات متعلقه مي باشد. اين تجهيزات روز و به روز تعدادشان بيشتر و وابستگي علم مكانيك به آن ها بشتر مي‌شود. در ادامه سعي دارم نگاهي به توليد وسنسورهاي موجود در بازار بياندازيم و زمينه را براي ساخت يك سنسور پارك مهيا كنم، تا از ابزارهاي موجود حداكثر بهره‌ را برده وعملكرد مطلوب ارائه داد.

 

فصل اول
سنسور چيست؟

سنسور چيست؟

امروزه بحث سنسور به اهميت مفاهيمي از قبيل ميكروپرسسور (پردارزش گر)، انواع مختلف حافظه وساير عناصر الكترونيكي رسيده است، با اين وجود سنسور هنوز هم فاقد يك تعريف دقيق است همچنانكه كلمات الكترونيكي از قبيل پروب، بعدسنج، پيك آپ يا ترنسديوسر هنوز هم معاني لغوي ندارند. جدا از اين‌ها كلمه سنسور خود ريشه بعضي كلمات هم خانواده نظير المان سنسور، سيستم سنسور، سنسور باهوش و تكنولوژي سنسور شده است كلمه سنسور يك عبارت تخصصي است كه از كلمه لاتين Sensorium، به معني توانايي حس كرد، يا Sensus به معني حس برگرفته شده است. پيش از آن كه بحث را ادامه دهيم لازم است عبارت سنسور را در صنعت الكترونيك تعريف كنيم:

يك سنسور هم كميت فيزيكي معين را كه بايد اندازه‌گيري شود به شكل يك كميت الكتريكي تبديل مي‌كند، كه مي‌تواند پردازش شود يا به صورت الكترونيكي انتقال داده شود. مثلاً يك سنسور رنگ مي‌تواند تغيير در شدت نور را به يك پروسه تبديل نوري الكتروني به صورت يك سيگنال الكتريكي تبديل كند. بنابراين سنسور را مي‌توان به عنوان يك زير گروه از تفكيك كننده‌ها كه وظيفه‌ي آن گرفتن علائم ونشانه‌ها از محيط فيزيكي و فرستادن آن به واحد پردازش به صورت علائم الكتريكي است تعريف كرد. البته سنسوري مبدلي نيز ساخته شده‌اند كه خود به صورت IC مي‌باشند و به عنوان مثال (سنسورهاي پيزوالكترونيكي، سنسورهاي نوري).
وقتي ما از سنسوري مجتمع صحبت مي‌كنيم منظور اين است كه تكيه پروسه

آماده‌سازي شامل تقويت كردن سيگنال، فيلترسازي، تبديل آنالوگ به ديجيتال و مدارات تصحيح‌ مي‌باشند، در غير اين صورت سنسوري كه تنها سيگنال توليد مي‌كند به نا سيستم موسوم هستند.
در نوع پيشرفته به نام سنسور هوشمند يك واحد پردازش به سنسور اضافه شده است تا خورجي آن عاري از خطا باشد منطقي‌تر شود. واحد پردازش سنسور كه به صورت يك مدار مجتمع عرضه مي‌شود اسمارت (Smart) ناميده مي‌شود. يك سنسور بايد خواص عمومي زير را داشته باشد تا بتوان در سيستم به كار برد كه عبارتند از:
حساسيت كافي، درجه بالاي دقت و قابليت توليد دوباره خوب، درجه بالاي خطي بودن، عدم حساسيت به تداخل و تاثيرات محيطي، درجه بالاي پايداري و قابليت اطمينان، عمر بالاي محصول و جايگزيني بدون مشكل.
امروزه با پيشرفت صنعت الكترونيك سنسوري مينياتوري ساخته مي‌شود كه از جمله مشخصه‌ي آن مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:
سيگنال خروجي بدون نويز، سيگنال خروجي سازگار با باس، احتياج به توان پايين.

فصل ۲
تكنيك هاي توليد سنسور

تكنيك‌هايي در توليد سنسور:
تكنولوژي سنسور امروزه براساس تعداد نسبتاً زيادي از سنسورهاي غيرمينياتوري استوار شده است. اين امر با بررسي ابعاد هندسي سنسوريهايي براي اندازه‌گيري فاصله، توان، شتاب، سيال عبوري فشار و غيره مشاهده مي‌شود. براي اكثر سنسورها اين ابعاد از cm10 تجاوز مي‌كند. اغلب ابعاد، سنسورها توسط خود سنسور تعيين نمي‌شود بلكه وسيله پوشش خارجي آن مشخص مي‌گردد. با اين وجود، حتي در چنين مواردي خود سنسورها از نظر اندازه در حد چند سانتي‌متر هستند. چنين سنسوريهايي كه مي‌تواند گاهي خيلي گرانبها باشند، بر زير اكثراً به كار برده مي‌شوند:
تكنولوژي سيليكان، تكنولوژي لايه نازك، تكنولوژي لايه ضخيم/هيبريد، ساير تكنولوژي‌هاي نيمه هاديپرسوه‌هاي ديگري نيز در توليد سنسور بكار برده مي‌شود، از قبيل تكنولوژي‌هاي فويل سينتر، تكنولوژي فيبرنوري، مكانيك دقيق، تكنولوژي ليزر نوري، تكنولوژي مايكروويو و تكنولوژي بيولوژي. بعلاوه، تكنولوژي‌هايي از قبيل پليمرها، آلياژهاي فلزي يا مواد پيزوالكتريكي نيز نقش حساسي را در توليد سنسور بازي مي‌كنند.از آنجايي كه سيليكان و نيمه هادي‌هاي ديگر بطور خيل

ي گسترده در ميكروالكترونيك بكار برده مي شوند. در ادامه به تشريح اين پروسه توليد مي‌پردازم.

فصل ۳
سنسور سيليكاني

سنسورهاي سيليكاني:
استراتژي ترجيح داده شده در ساخت سنسوريها برمبناي سيليكاني جديد بهره‌مند شدن از تكنيك‌ها و پردازش‌هايي هست كه قبلاً در صنعت مدار مجتمع (IC) بر مبناي سيليكان بنا نهاده شده است و به اين طريق مي‌توانذ از تجربيات و نتايج اين بخش صنعتي سود جست

خواص سيليكان واثرات آن بر سنسور:
سيليكان يك ماده مناسب براي تكنولوژي سنسور است به ظرط آن كه اثرات فيزيكي و شيميايي كافي با قوت قابل قبول نشان دهد كه مي‌تواند در ساختارهاي غيرپيچيده در طول گسترة وسيعي از درجه حرارت‌ها بكار برده شود. استفاده از سيليكان داراي چندين پي آمد براي سنسورها مي‌باشد. نخست آن كه، خواص فيزيكي سيليكان مي‌تواند مستقيماً براي اندازه‌گيري كميت اندازه‌گيري شوند. مطلوب به كار برده شود.

در جديدترين تحولي كه در سال ۱۹۸۰ جلوه‌گر شد، ارتباط تكنولوژي ميكروالكترونيك با تكنيك‌هاي ايجاد شده بويژه براي توليد سنسور است، از قبل برداشتن نم غيريكسان، يا شيشه آندي در اتصال سيليكاني. به اين طريق خواص مكانيكي بسيار خوب سيليكان تك كريستال مي‌تواند براي ساخت سنسورهاي بديع به كار برده شود. اي تكنولوژي كه به نام ميكرومكانيك موسوم است منجر به توليد عناصر سيليكاني مكانيكي يا مكانيكي/ الكترونيكي با ابعادي به اندازة مشابه الكترونيكي آنها مي‌گردد، كه از نظر اندازه چندين ميكرومتر هستند. سيليكان تك كريستالي بويژه بخاطر خواص مكانيكي عالي خود با اين تكنولوژي بخوبي سازگار است. تك كريستالي تغيير ماهيت نمي‌دهد. با اين وجود، شكنندگي آن مي‌تواند يك ايراد باشد. همچون الماس، اين كريستال مي‌تواند در عرض ضخامت مختلف شكسته مي‌شود. نتيجه آن كه بسياري از سنسورهاي ساخته شده بر مبناي سيليكان تك كريستالي به كاربردهايي كه در آن درجه حرارت به بالاتر از ۱۵۰-۱۲۰ درجه سانتي گرد افزايش پيدا نمي كند محدود مي‌شوند.
مراحل توليد در تكنولوژي سيليكان:
ساخت سنسورهاي سيليكاني بطور عمده براساس عمليات بكار برده شده در تكنولوژي نيمه هادي مدرن استوار است. كه براي توليد عناصر ميكروالكترونيكي ابداع شده‌اند. تكنولوژي صفحه‌اي سيليكان نه فقط برتوليدات مدارات مجتمع غلبه مي‌كند، بلكه يك عنصر تعيين كننده در توليد بسياري از سنسورهاي سيليكاني نيز مي‌باشد اين امر منجر به مزاياي زير مي‌شود:

ساخت كم هزينه سنسورها به تعداد زياد، مينياتورسازي سنسور تجمع يكپارچه و الكترونيك، ساخت سنسورهاي چند گانه (سنسورهاي چند گانه برروي يك چيپ‌ تنها)، استفاده از چيپ‌هاي بزرگ يا، در بعضي موارد، و وينرهاي كمل (مثلاً سلولهاي خورشيدي، سنسوريهاي نوري الكتريكي حساس به وضعيت)، امكان ساخت به بعدي كه در آن تكنيك‌هاي خاص براي برش عميق و غير ايزوتروپيك و لايه‌هاي توقف برش خاص براي خلق شكل سه بعدي عناصر سيليكات

ي مينياتور شده به كار برده مي‌شود، استفاده از ديسك‌هاي خيلي نازك يا قسمت‌هاي خيلي نازك (سنسوريهاي فشار يا شتاب)، نشست دادن لايه‌هاي سنسور نازك بر و روي زمينة سيليكان كه خواص سنسور محدود سيليكاني را توسعه مي‌دهد.

ويژگي‌هاي ديگر را مي‌توانيد در كتاب‌هاي ميكرومكانيك مطالعه نماييد. ولي قبل از خلاصه‌اي از ميكرومكانيك را خدمت شما عرض مي كنم:عبارت ميكرومكانيك، يا تشابهات آن به يك شاخه علمي گفته مي‌شود كه در آن هدف ساخت ميكروسيستم‌هاي پيچيده متشكل از سنسورهاي بسيار مجتمع، يك طبقه پردازش سيگنال لا+ رنجش‌هاي مكانيكي قابل حركت مي‌باشد. در اين حركت علمي به روش‌هاي علمي براي ساخت دست پيدا كرده‌اند كه در روشهاي مكانيكي معمول امكان ساخت آن غيرممكن است محدوده ساخت آن‌ها بين ميلي متر و زيرميكرومتر واقع مي‌شود.
سنسورهاي در بعد حرارت:
در بعد حرارت يكي از مهمترين كميت‌هاي فيزيكي مي‌باشد
سنسورهاي حرارتي اينترفيس:
اين نوع سنسور بطور عمده از وابستگ حرارتي انتقال عامل با استفاده از اتصالات p-n به پاياي ديودها، ترانزيستورها يا تركيبات ترانزيستوري بهره‌برداري مي‌كند. اثرات اصلاح وابستگي حرارتي پلاويتة انيترفيس مخازن‌هاي Mos با تغذيه AC نيز مي‌تواند توسط اين نوع سنسور بكار برده شود. هر دو اثر در مبدل‌هاي حرارتي- فركانسي بكار برده مي‌شوند. مثال‌هاي تجارتي از اين نوع سنسور حرارتي عبارت است از انواع AD 590 (دستگاه‌هاي آنالوگ) هستند.

آن‌ها مي‌توانند در حد دقتي به اندازه تقريباً ۱k براي درجة حرارت‌هايc0‌۵۰- و c0‌۱۵۰ به كار برده شوند. اگر چه پيشرفت‌هاي ديگري در حال تجربه هستند، بيشتر آن‌ها هنوز در مرحلة آزمايشگاهي قرار دارند، مبدل‌هاي حرارتي فركانسي بدليل توانائي آن ها براي ايجاد يك سيگنال خروجي فركانسي- آنالوگ جهت غالب ديگري از تكامل را ارائه مي‌دهند. اين مدار متشكل از تعدادي طبقات معكوس كننده با تراتزيستورهاي جانبي (T1) .و عمودي (T2) مي‌باشد ظرفيت اتصال طبقات معكوس‌كنندة انفرادي سبب ايجاد يك تاخير سوپينگ مي‌شود كه، با فرض يك جريان تزريقي معين، فركانس عملياتي نوسان‌ساز حلقه‌اي را تعيين مي‌كند كه با تعداد طبقات معكوس‌كنندة بكار برده شده تغيير مي‌نمايد. وابستگي حرارتي VBE مستقيماً فركانس نوسان ساز را تحت تاثير قرار مي‌دهد. بنابراين براي درجه حرارت‌هايي بين ۰‌۲۰ و۰‌۸۰ درجه سانتي‌گراد يك وابستگي مغطي بين درجه حرارت و فركانس با يك حساسيت نسبي، به اندازه‌ي تقريباً k 3-10 وجود دارد. اگر چه آيندة چنين سنسورهايي خوب است، ولي آن‌ها هنوز در زمينه قيمت با رقيبان خود قادر به رقابت نيستند.

سنسورهاي حرارتي سيلكوني ديگر وكاربردها:
در درجه حرارت بالا (۵۰۰ الي ۳۰۰۰ درجه سانتي گراد) غالباً با لومتر به عنوان يك عنصر حس كننده به كاربرده مي‌شود. در اين دستگاه‌ها درجه حرارت در نتيجه‌ي جذب تشعشع گرمايي توسط لايه‌هاي مقاومتي افزايش مي‌يابد. غالباً مقاومت‌هاي لايه اي سياه فلزي ومقاومت‌هاي لايه‌اي تركيب فلز- اكسيد فلز مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
سيليكون اغلب به عنوان زمينه به كار مي‌رود. ترموپيل‌هاي مجتمع علاوه بر كاربردهاي حرارتي كاربردهاي ديگري نيز دارند به عنوان مثال اندازه گيري دبي سيال، آشكار سازي تشعشع ماوراء قرمز و اندازه گيري فشار خلاء از آنجايي كه سيليكان يك هادي گرمايي خوب است، روش‌هاي حكاكي اغلب مي‌تواند به منظور وفق دادن ضخامت و شكل ترموپيل‌ها در كاربردهاي ويژه به كار روند. آفست (offest) كم ترموپيل‌هاي مجتمع يك مزيت بزرگ است. بالابردن سي يك سيليون نيز يك مزين است زيرا سيليكون داراي اثر سي بك (ضريب) بيشتري نسبت به فلزات است از اين رو براي اندازه گيري دماهاي جزئي مورد استفاده قرار ميگيرد (در حد ميكروكلوين).
سنسورهاي فشار:

سنسورهاي سيليكاني در اندازه‌گيري فشار، توان، و شتاب داراي اهميت زيادي هستند تاكنون معمولي‌ترين سنسورهايي را كه در اين زمينه به كار برده مي‌شد داراي اثر پيزوالكتريك بوده است. با به كارگيري مقاومت‌هايي كه سنسورهاي سيليكوني نصب يا پخش مي‌شوند اثر اندازه‌گيري شده را نتيجه مي‌دهد.

. بعلاوه، سنسورهايي كه از اثرا پيزو خازني بهره مي‌برند نقش بطور فزاينده مهمي را، بويژه هنگامي كه نوسانگر يا تقويت‌گرها مي‌توانند بطور يكپارچه برروي يك چيپ مني حساس‌تر و پايدارتر و كم متاثر نسبت به تغييرات درجة حرارت هستند. با اين وجود توليد روي ساده‌تر و ارزانتر است. آنها در مقايسه با سنسورهاي خازني، يك مشخصة پاسخ تقريباً خطي ارائه مي كنند. همچنين آماده‌سازي سيگنال ساده‌تر است. جديدترين طرح si چند گانه يا MOSFETهاي اصلاح شده مي باشد.
اثر پيزو مقاومتي:
اثر پيزومقاومتي بيانگر تغيير در مقاومت الكتريكي ماده‌اي است كه در معرض يك نيروي مكانيكي همچون كشش يا فشار قرار مي‌گيرد
سنسورهاي فشار پيزو مقاومتي:
امروزه بسياري از سازندگان سنسورهاي پيزو مقاومتي را براي رنجي بين ۱mbar تا ۱۰۰۰ bar مي‌سازند، كه براي اندازه‌گيري فشار مطلق و تفاضلي مناسب هستند، آن‌ها در مقابل بارهاي زياد حساس نيستند، با وجود اين هنگامي كه فشار از مقدار مجاز بالاتر روند به آساني مي‌شكند، همچنين بايد آن‌ها را در مقابل گرد و غبار محافظت كرد.

به اين منظور سنسور را در يك كپسول ضد هوا قرار داده وو داخل آن را با روغن پر مي‌كنند، محدوده‌اي دمايي اين سنسور بين ۱۲۰ تا ۱۲۵ درجه سانتي‌گراد است كه اگر از اين محدوده‌ي دمايي بالاتر رود اتصال يوني بين آن به سادگي مي‌شكند. اشكالاتي كه اين سنسور دارد در آماده‌سازي سيگنال براي مدار تقويت كننده مي‌باشد كه تا حدودي به وسيله‌ي پردازش‌گرهاي جديد رفع شده است. اخيراً يك سنسور فشار با سيگنال خروجي ديجيتالي با عنوان فليپ- فلاپ NMOS آماري معرفي شده است. ساختار اين سنسور كه براساس يك فليپ فلاپ نامتعادل قرار دارد توسط دو مقاومت مي‌تواند تحت تاثير قرار گيرد و اين منجر به تغييري در خروجي پالس سنسور قرار گيرد.
اصول سنسورهاي فشار جديد

تجمع بك MOSFETو يك الكترت منجر به ظهور انواع زيادي از سنسورهاي جديد شده است كه نمونه‌اي از آن سنسور فشار PRESSFET مي‌باشد. اين سنسور كه يك نمونه جديد از آرايش FET با يك لاية ساندويجي دي الكتريك بين گيت وسيليكان در نظر گرفته مي‌شود.

نمونه‌اي از سنسورهاي جديد كه براساس روش‌هاي ميكرومكانيكي توليد مي‌شوند كه براي اندازه‌گيري فشار خلاء به كار مي‌روند. نمونه‌اي از كاربرد اين سنسور را مي‌توان در خودرو با نام سنسور MAP كه برروي ما نيفرلد قرار دارد مشاهده كرد. اين سنسور براي فشارهاي بين ۱۰mpa و ۱۰mpa مناسب مي‌باشد. اين سنسور سيليكوني پيزو مقاومتي كه با استفاده از تكنولوژي سيليكاني برروي ياقوت كبود (SOS) توليد مي‌شود در دماي بالاتر از ۱۰۰ درجه‌سانتي‌گراد مي‌تواند بخوبي كار كند.

 

فصل ۷ سنسورهاي شيميايي

سنسورهاي شيميايي:
سنسورهاي شيميايي غلظت ذرات مخصوص (اتمها، مولكول‌ها، و يا يونها را در مايعات و گازهاي با استفاده از علامت الكتريكي ثبت مي‌كنند.در موارديكه با تشخيص مواد بيولوژيكي ويژه سروكار دارند، وسايل بكار برده شده بعنوان سنسورهاي بيولوژيكي شناخته مي‌شوند. اينها اغلب يك طبقه جداگانه از سنسورهاي شيميايي تلقي مي‌شوند. سنسورهاي شيميايي بسيار متفاوت‌تر از سنسورهاي فيزيكي هستند، در وحلة اول، تعداد گونه‌هاي شيميايي كه روي سنسور عمل مي‌كنند معمولاً‌ خيلي بالا هستند. ياد آوري مي‌شود كه تقريباً ۱۰۰ اندازه‌گيري فيزيكي مي‌تواند با استفاده از سنسورهاي فيزيكي ثبت مي‌شود.

در مورد سنسورهاي شيميايي، اين تعداد از نظر اهمّيت به چندين مرتبه بزرگتر است يك مثال از اين تعداد تركيباتي است كه براي اندازه‌گيري در آزمايشگاهاي پزشكي انجام مي‌شود ثانياً سنسور شيميايي وسيله‌اي را كه اندازه‌گيري مي‌كند بايد باز باشد و نمي‌تواند مثل مورد سنسورهاي حرارتي بسته باشد، اين بدان معني است كه آن در معرض عوامل نامطلوب از قبيل نور و خوردگي قرار دارد تشخيص ذرات ويژه همانطور كه در بالا شرح داده شد در بيشتر موارد مسئله اصلي نيست،‌چون اين ذرات مي‌تواند با روش شيمي تجزيه‌اي به طور مثال با كمك طيف منبع‌هاي بصري، كروماتوگرانهاي گازي، يا روش‌هاي نوري يا مغناطيسي، انجام شود.
در مقايسه با اين روش‌ها، كه معمولاً‌ نياز به وسايل گرانقيمت و كار ناپيوسته دارد، نياز مبرم به سنسورهاي شيميايي وجود دارد با خواصي از قبيل:‌ ساختمان كوچك، نيرومند قابل اعتماد .سازگاري ميكرو الكترونيكي.قابليت تجديد كردنپاسخ انتخابي و سريع بزرگترين غير وابستگي ممك

ن از پارامترهاي ميحطي قابليت ساخت با استفاده از روش‌‌اي ميكروالكترونيكي قرار دادي.اين احتياجات بدين معني است كه يك رشته وسيعي از كاربردها بوجود دارد. مثال‌ها اندازه‌گيري نثرها و حفاظت محيط زيست، اندازه‌گيري ايميسيونها، جلوگيري از آتش و انفجار در حين اندازه‌گيري، تكنولوژي اتومبيل، وسايل خانگي، تهيه آب، و تجزيه فاضلاب و تجزيه سطح مواد مي‌باشد.

ميليون‌ها سنسور شيميايي ساخته شده‌اند. متداولترين اينها سنسور Sno2 تاگوچي براي آشكار سازي گازهاي احياء شونده مي‌باشد، سپس سنسورهاي o2 كه بر پايه سنسورهاي انتقال يون Zro2 استوار مي‌باشد. در سال‌هاي اخيز نياز به سنسورهاي شيميايي بطور زيادي افزايش يافته است.دليل اين امر را مي‌توان در: افزايش پيچيدگي در فرآيند توليد،‌ اقتصادي كردن استفاده از انرژي و مواد خام و كاهش آلودگي محيط زيست مي‌باشد.
خلاصه تمام اين‌ها اين است كه خيلي از پژوهشگران اكنون انرژي را براي توسعه سنسور‌اي شيميايي با خواص ويژه براي كاربردهاي ويژه و با اصول كاري شناخته شده، فدا مي‌كنند. كار پژوهش و توسعه در دو مرحله پيشرفت مي‌كند. يكي نقطه شروع براي توسعه سنسورهاي جديد است كه بطور تجربي براي استفاده تحت شرايط كاربردي واقعي بهينه شده و به وسيله حساسيت آن‌ها، حساسيت جنبي، روش مدت- طويل و شرايط طولاني مشخص شده است.

بيوسنسورها:
اصولي كه تاكنون براي سنسورهاي شيميايي تشريح شد همچنين مي‌تواند تقريباً در كليات در مورد ميوسنسورها به كار رود.
علي رغم، اين، نياز است كه آنها بطور جداگانه مورد بررسي قرار گيرد كه در مقاله ما نمي‌گنجد. ولي با توضيح مختصري به شرح آن مي‌پردازم.

يك بيوسنسور ساختماني است كه در آن عنصر حساس بيولوژيكي در ارتباط با يك مبدل فيزيكي و الكترونيكي است. بجسم توليد يك علامت مي‌كند كه با بزرگي‌ يا با فركانس غلظت ماده‌اي كه اندازه‌گيري مي‌شود متناسب است. عنصر حساس بطور بيولوژيكي يك سنسور بيواكتيو است.
و بعنوان گيرنده شناخته مي‌شود. ماده‌اي كه شناسايي مي‌شود، آناليت، به اين گي

رنده وصل مي‌شود. اين پيش فرض‌ها كه آناليت‌ با گيرنده مقابل دارند كه آن بطور شيميايي تبديل مي‌شود، با تحت تأثير بعضي راههاي ديگر قرار مي‌گيرند. بدين ترتيب مرحله اول در طراحي يك بيوسنسور تأمين كردن آن است كه گيرنده بطور اختصاصي با آناليت اتصال يابد. بيوسنسورها در تشخيص‌هاي طي، براي مثال آناليزور آنزيم- شيميايي ECA2o‌ براي تشخيص قند خون، در كنترل تخمير يا در حفاظت محيط زيست مثال‌هاي موثري، از امكانهاي بابرد وسيع است. مزيت اصلي بيوسنسورها بر اين حقيقت استوار است كه آنها مي‌تواند بطور مستقيم در محيط‌ها

ي مايع استفاده شوند و داراي درجه بالاي از انتخاب گري است، كه اندازه‌گيري سازنده‌هاي تنها را در مخلوط‌هاي پيچيده بدون جداسازي اوليه آنها ممكن مي‌سازد. براي امثال بيوسيدها را بررسي مي‌كند.اين كار بوسيله آنزيم‌هاي غير متحرك شده يا آنتي باديها روي كريستال‌هاي پيزوالكتريك بدست مي‌آيد.

اگر اتصال آناليت موجب بالا رفتن وزن كريستال شود، اين موجب تغيير در فركانس فرسان مي‌شود. اولين تلاش براي استفاده از اين روش براي تشخيص داروها و مواد منفجره موفقيت آميز بود.