半導體的壓阻效應
半導體具有一種與外力有關的特性,即電阻率(以符號ρ表示)隨所承受的應力而改變,稱為壓阻效應。單位應力作用下所產生的電阻率的相對變化,稱為壓阻系數,以符號π表示。以數學式表示為 墹ρ/ρ=πσ
式中σ表示應力。半導體電阻承受應力時所產生的電阻值的變化(墹R/R),主要由電阻率的變化所決定,所以上述壓阻效應的表達式也可寫成 墹R/R=πσ
在外力作用下,半導體晶體中產生一定的應力(σ)和應變(ε),它們之間的相互關系,由材料的楊氏模量(Y)決定,即Y=σ/ε
若以半導體所承受的應變來表示壓阻效應,則是 墹R/R=Gε
G稱為壓力傳感器的靈敏因子,它表示在單位應變下所產生的電阻值的相對變化。
壓阻系數或靈敏因子是半導體壓阻效應的基本物理參數。它們之間的關系正如應力與應變之間的關系一樣,由材料的楊氏模量決定,即G=πY
由于半導體晶體在彈性上各向異性,楊氏模量和壓阻系數隨晶向而改變。半導體壓阻效應的大小,還與半導體的電阻率密切有關,電阻率越低靈敏因子的數值越小。擴散電阻的壓阻效應由擴散電阻的晶體取向和雜質濃度決定。雜質濃度主要是指擴散層的表面雜質濃度。