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壓阻效應(yīng)，什么是半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)

來源：整理 時間：2023-08-16 16:49:20 編輯：智能門戶 手機(jī)版

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1，什么是半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)

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

什么是半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)

2，壓阻效應(yīng)的各向異性

壓阻效應(yīng)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(yīng)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(dá)成（如圖2）這樣，壓阻張量可用6×6個的分量來表達(dá)。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(dǎo)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(yīng)的各向異性

3，所謂壓阻效應(yīng)是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)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(dāng)正反向壓力圖小相等時，對應(yīng)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(dāng)正反向壓力圖小相等時，對應(yīng)的電阻阻值相等；jX=f6-了F．

所謂壓阻效應(yīng)是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時由于載流子遷移

4，金屬有壓阻效應(yīng)嗎

壓阻效應(yīng)一般是指半導(dǎo)體而言的。 指應(yīng)力作用下半導(dǎo)體電阻率的變化。在一些半導(dǎo)體中有相當(dāng)大的壓阻效應(yīng)，這與半導(dǎo)體的電子能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)。
有的。 比如鋁，在高應(yīng)力下電阻會增加一倍。
從原理上講，應(yīng)變式壓力傳感器，是外界的壓力（或拉力）引起應(yīng)變材料的幾何形狀（長度或?qū)挾龋┌l(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)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(dǎo)體壓敏材料。半導(dǎo)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(yīng)變式材料對外力的敏感度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于半導(dǎo)體壓阻材料，后者的靈敏度是前者的約100倍；應(yīng)變材料特性受溫度影響較小，而半導(dǎo)體壓阻材料對溫度敏感。

5，壓阻效應(yīng)的測量壓阻效應(yīng)

通常有兩類簡單加應(yīng)力的方法：①流體靜壓強(qiáng)效應(yīng)。這時不改變晶體對稱性，并可加很大的壓強(qiáng)。鍺、硅的電阻率都隨壓強(qiáng)增大而變大。②切應(yīng)力效應(yīng)。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(jì)50年代起，壓阻效應(yīng)測量曾作為研究半導(dǎo)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(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)起過作用。鍺和硅的導(dǎo)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(dǎo)帶底在<111>方向上，硅導(dǎo)帶底在<100>方向上。對于P型半導(dǎo)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(rèn)識具體化了?，F(xiàn)在,半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)已經(jīng)應(yīng)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(yīng)快、便于傳輸。

6，什么是巨壓阻效應(yīng)

壓阻效應(yīng)是用來描述材料在受到機(jī)械式應(yīng)力下所產(chǎn)生的電阻變化。不同于壓電效應(yīng)，壓阻效應(yīng)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(jī)械性負(fù)荷時會產(chǎn)生改變。到了西元1954年，正當(dāng)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(yīng)(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(yīng)在金屬感知器中的壓阻效應(yīng)，純粹是由于施加于其上的機(jī)械應(yīng)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(yīng)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(yīng)來說是相當(dāng)小，金屬壓阻器（即張力計）成功地在廣泛應(yīng)用領(lǐng)域中被使用著 (Window 1992))。[編輯] 半導(dǎo)體中的壓阻效應(yīng)半導(dǎo)體材料中的壓阻效應(yīng)遠(yuǎn)大于金屬在幾何上的壓阻效應(yīng)，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(yīng)的存在。[編輯] 硅中的壓阻效應(yīng)硅的電阻變化不單是來自與應(yīng)力有關(guān)的幾何形變，而且也來自材料本身與應(yīng)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(dǎo)帶谷對的位移所造成不同遷移率的導(dǎo)帶谷間的載子重新分布，進(jìn)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(dǎo)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(fù)雜，而且也導(dǎo)致等效質(zhì)量改變及電洞轉(zhuǎn)換。壓阻效應(yīng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種半導(dǎo)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(yīng)用就變得非常有意義，這使得將應(yīng)力感知器容易整合于雙極性及互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體線路中，進(jìn)而使得壓阻效應(yīng)被應(yīng)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(yīng)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(yīng)的存在，例如，半導(dǎo)體霍耳感知器就必須采取某些方法，將來自外加機(jī)械應(yīng)力的訊號貢獻(xiàn)消除之后，才能達(dá)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(jī)械性應(yīng)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(kuò)散電阻。此壓電阻是以擴(kuò)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(kuò)散P+(N+)雜質(zhì)于P型(N型)井中。
具有顯著磁電阻效應(yīng)的磁性材料。強(qiáng)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(yīng)。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(yīng)。前者（平行）稱為縱磁場效應(yīng)，后者（垂直）稱為橫磁場效應(yīng)。一般強(qiáng)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(dá)6％。與利用其他磁效應(yīng)相比，利用磁電阻效應(yīng)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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