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壓阻效應，什么是半導體壓阻效應

來源：整理 時間：2023-08-16 16:49:20 編輯：智能門戶 手機版

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1，什么是半導體壓阻效應

指應力作用下半導體電阻率的變化。在一些半導體中有相當大的壓阻效應，這與半導體的電子能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。 給個網(wǎng)站你看 很詳細 http://www.chinabaike.com/article/baike/wli/2008/200801111129153.html

什么是半導體壓阻效應

2，壓阻效應的各向異性

壓阻效應是各向異性的，要用壓阻張量π(四階張量)來描述,它與電阻率變量張量δ ρ(二價張量)和應力張量k(二階張量)有如下關(guān)系（如圖1）:π:k。由于對稱二階張量只有六個獨立分量, 故亦可表達成（如圖2）這樣，壓阻張量可用6×6個的分量來表達。根據(jù)晶體對稱性，像鍺、硅及絕大多數(shù)其他立方晶系的半導體，壓阻張量只有三個不等于零的分量，即π11、π12和π44。

壓阻效應的各向異性

3，所謂壓阻效應是指當半導體受到應力作用時由于載流子遷移

（f）測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內(nèi)阻的電流表與待測電阻并聯(lián)，測出電阻兩端電壓，另一個電流表串聯(lián)在電路j測電路電流，實驗電路圖5圖所示：（了）電阻兩端電壓U=她fjf，通過電阻的電流她=她了-她f，電阻阻值jX=；（3）由圖了所示圖象可知，圖象具有對稱性，當正反向壓力圖小相等時，對應的電阻阻值相等；由圖象可知，電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)為jX=j0+kF，由圖象可知：j0=f6Ω，把jX=6Ω，F(xiàn)=4N代入關(guān)系式解得：k=-了，則關(guān)系式為：jX=f6-了F．故答案為：（f）電路圖5圖所示；（了）；（3）當正反向壓力圖小相等時，對應的電阻阻值相等；jX=f6-了F．

所謂壓阻效應是指當半導體受到應力作用時由于載流子遷移

4，金屬有壓阻效應嗎

壓阻效應一般是指半導體而言的。 指應力作用下半導體電阻率的變化。在一些半導體中有相當大的壓阻效應，這與半導體的電子能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。
有的。 比如鋁，在高應力下電阻會增加一倍。
從原理上講，應變式壓力傳感器，是外界的壓力（或拉力）引起應變材料的幾何形狀（長度或?qū)挾龋┌l(fā)生改變，進而導致材料的電阻發(fā)生變化。檢測這個電阻變化量可以測得外力的大小。壓阻式壓力傳感器通常是半導體壓敏材料。半導體壓阻式傳感器在受到外力后，自身的幾何形狀幾乎沒有什么改變，而是其晶格參數(shù)發(fā)生改變，影響到禁帶寬度。禁帶寬度哪怕是非常微小的改變，都會引起載流子密度很大的改變，這最終引起材料的電阻率發(fā)生改變?？梢妰煞N材料雖然都對外力變化呈現(xiàn)出電阻的變化，但原理不同。另外，應變式材料對外力的敏感度遠遠低于半導體壓阻材料，后者的靈敏度是前者的約100倍；應變材料特性受溫度影響較小，而半導體壓阻材料對溫度敏感。

5，壓阻效應的測量壓阻效應

通常有兩類簡單加應力的方法：①流體靜壓強效應。這時不改變晶體對稱性，并可加很大的壓強。鍺、硅的電阻率都隨壓強增大而變大。②切應力效應。利用單軸拉伸或壓縮，這時會改變晶體對稱性。壓阻系數(shù)Δ ρ/ ρk，與外力方向、電流方向及晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。20世紀50年代起，壓阻效應測量曾作為研究半導體能帶結(jié)構(gòu)和電子散射過程的一種實驗手段，對闡明鍺、硅等主要半導體的能帶結(jié)構(gòu)起過作用。鍺和硅的導帶底位置不同,故其壓阻張量的分量大小情況也不同。N型鍺的π44比π11、π12大得多,而N型硅的π11卻比π12、π44大。這表明鍺導帶底在<111>方向上，硅導帶底在<100>方向上。對于P型半導體,也有過一些工作。利用壓阻測量和別的實驗（例如回旋共振等）,取得一系列結(jié)果,對鍺、硅等的能帶結(jié)構(gòu)的認識具體化了?，F(xiàn)在,半導體的壓阻效應已經(jīng)應用到工程技術(shù)中,采用集成電路工藝制造的硅壓阻元件(或稱壓敏元件)，可把力信號轉(zhuǎn)化為電信號，其體積小、精度高、反應快、便于傳輸。

6，什么是巨壓阻效應

壓阻效應是用來描述材料在受到機械式應力下所產(chǎn)生的電阻變化。不同于壓電效應，壓阻效應只產(chǎn)生阻抗變化，并不會產(chǎn)生電荷。凱爾文(Lord Kelvin)在西元1856年第一次發(fā)現(xiàn)金屬的阻抗在施加機械性負荷時會產(chǎn)生改變。到了西元1954年，正當單晶硅逐漸成為類比及數(shù)位電路設(shè)計的材料的選擇時，第一次在硅及鍺中發(fā)現(xiàn)高度的壓阻效應(Smith 1954)。壓阻性元件的感度可由其程度因子的表示：其中 和 R 分別代表器件長度及阻抗的相對增量[編輯] 金屬中的壓阻效應在金屬感知器中的壓阻效應，純粹是由于施加于其上的機械應力所產(chǎn)生感知器的幾何形狀改變所造成的，從這個幾何上的壓阻效應而衍生出程度因子(gauge factors) (Window 1992)：其中 代表與材料相關(guān)的泊松比。盡管這個數(shù)值相對于其它材料的壓阻效應來說是相當小，金屬壓阻器（即張力計）成功地在廣泛應用領(lǐng)域中被使用著 (Window 1992))。[編輯] 半導體中的壓阻效應半導體材料中的壓阻效應遠大于金屬在幾何上的壓阻效應，在鍺、多晶硅、非晶硅、碳化硅及單晶硅中都可發(fā)現(xiàn)壓阻效應的存在。[編輯] 硅中的壓阻效應硅的電阻變化不單是來自與應力有關(guān)的幾何形變，而且也來自材料本身與應力相關(guān)的電阻，這使得其程度因子大于金屬數(shù)百倍之多 (Smith 1954)。N型硅的電阻變化主要是由于其三個導帶谷對的位移所造成不同遷移率的導帶谷間的載子重新分布，進而使得電子在不同流動方向上的遷移率發(fā)生改變。其次是由于來自與導帶谷形狀的改變相關(guān)的等效質(zhì)量(effective mass)的變化。在P型硅中，此現(xiàn)象變得更復雜，而且也導致等效質(zhì)量改變及電洞轉(zhuǎn)換。壓阻效應已經(jīng)被廣泛應用于各種半導體材料制作而成的感知器中，這些材料包括：鍺、多晶硅、非晶硅及單晶硅。由于硅是現(xiàn)今在數(shù)位及類比集成電路(IC)的材料，以硅制作而成的壓阻性元件的應用就變得非常有意義，這使得將應力感知器容易整合于雙極性及互補式金氧半導體線路中，進而使得壓阻效應被應用于廣泛的商品化產(chǎn)品之中，如：壓力感知器及加速度感知器。另一方面，也由于硅的壓阻效應的顯著，使得其它在單晶硅元件的研發(fā)方面無法忽略此效應的存在，例如，半導體霍耳感知器就必須采取某些方法，將來自外加機械應力的訊號貢獻消除之后，才能達到其該具有的電流精確度。[編輯] 壓電阻器壓電阻器最基本壓阻性元件，以壓阻性材料制作而成的電阻，通常用于機械性應力的量測。 制作許多不同種類的壓阻性材料都可用來制作壓電阻，最簡單形式的硅壓阻感知器是擴散電阻。此壓電阻是以擴散的方式在P型(N型)的硅基板上制作具有兩個接點的N型(P型)井所組成，由于這些元件的面電阻約在數(shù)百歐姆的范圍，為了便于歐姆接觸的制作，還必須在接點位置上額外擴散P+(N+)雜質(zhì)于P型(N型)井中。
具有顯著磁電阻效應的磁性材料。強磁性材料在受到外加磁場作用時引起的電阻變化，稱為磁電阻效應。不論磁場與電流方向平行還是垂直，都將產(chǎn)生磁電阻效應。前者（平行）稱為縱磁場效應，后者（垂直）稱為橫磁場效應。一般強磁性材料的磁電阻率（磁場引起的電阻變化與未加磁場時電阻之比）在室溫下小于8％，在低溫下可增加到10％以上。已實用的磁電阻材料主要有鎳鐵系和鎳鈷系磁性合金。室溫下鎳鐵系坡莫合金的磁電阻率約1％～3％，若合金中加入銅、鉻或錳元素，可使電阻率增加；鎳鈷系合金的電阻率較高，可達6％。與利用其他磁效應相比，利用磁電阻效應制成的換能器和傳感器，其裝置簡單，對速度和頻率不敏感。磁電阻材料已用于制造磁記錄磁頭、磁泡檢測器和磁膜存儲器的讀出器等。
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