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半導體的壓阻效應

欄目:行業動態 發布時間:2018-11-22

半導體的壓阻效應

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構有關。

 壓阻效應是各向異性的,要用壓阻張量 (四階張量)來描述,它與電阻率變量張量[kg2]kg2(二價張量)和應力張量(二階張量)有如下關系:[16-02]16-02:由于對稱二階張量只有六個獨立分量, 故亦可表達成[16-03]16-03這樣,壓阻張量可用6×6個的分量來表達。根據晶體對稱性,像鍺、硅及絕大多數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、和。
 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[kg2]kg2/,與外力方向、電流方向及晶體結構有關。對鍺、硅,壓阻系數如下表所示:[]
 20世紀50年代起,壓阻效應測量曾作為研究半導體能帶結構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構起過作用。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型鍺的比大得多,而N型硅的卻比大。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),取得一系列結果,對鍺、硅等的能帶結構的認識具體化了。
 現在,半導體的壓阻效應已經應用到工程技術中,采用集成電路工藝制造的硅壓阻元件(或稱壓敏元件),可把力信號轉化為電信號,其體積小、精度高、反應快、便于傳輸。


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