压阻效应表达式
所谓压阻效应,是指当半导体受到应力作用时,由于载流子迁移率的变化,使其电阻率发生变化的现象。
它是C.S***在1954年对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试中发现的。压阻效应的强弱可以用压阻系数π来表征。压阻系数π被定义为单位应力作用下电阻率的相对变化。
压阻效应有各向异性特征,沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流,其电阻率变化会不相同。譬如:在室温下测定N型硅时,沿(100)方向加应力,并沿此方向通电流的压阻系数π11=102.2×10-11m2/N;而沿(100)方向施加应力,再沿(010)方向通电流时,其压阻系数π12=53.7×10-11m2/N。
此外,不同半导体材料的压阻系数也不同,如在与上述N型硅相同条件下测出N型锗的压阻系数分别为π11=5.2×10-11m2/N;π12=5.5×10-11m2/N。
压阻效应被用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器,把力学量转换成电信号。例如:压阻加速度传感器是在其内腔的硅梁根部集成压阻桥(其布置与电桥相似),压阻桥的一端固定在传感器基座上,另一端挂悬着质量块。当传感器装在被测物体上随之运动时,传感器具有与被测件相同的加速度,质量块按牛顿定律(第二定律)产生力作用于硅梁上,形成应力,使电阻桥受应力作用而引起其电阻值变化。把输入与输出导线引出传感器,可得到相应的电压输出值。该电压输出值表征了物体的加速度。
半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门。
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