壓阻效應(yīng)表達(dá)式

所謂壓阻效應(yīng)，是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時(shí)，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。

它是C.S***在1954年對(duì)硅和鍺的電阻率與應(yīng)力變化特性測試中發(fā)現(xiàn)的。壓阻效應(yīng)的強(qiáng)弱可以用壓阻系數(shù)π來表征。壓阻系數(shù)π被定義為單位應(yīng)力作用下電阻率的相對(duì)變化。

壓阻效應(yīng)有各向異性特征，沿不同的方向施加應(yīng)力和沿不同方向通過電流，其電阻率變化會(huì)不相同。譬如：在室溫下測定N型硅時(shí)，沿（100）方向加應(yīng)力，并沿此方向通電流的壓阻系數(shù)π11=102.2×10-11m2/N；而沿（100）方向施加應(yīng)力，再沿（010）方向通電流時(shí)，其壓阻系數(shù)π12=53.7×10-11m2/N。

此外，不同半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù)也不同，如在與上述N型硅相同條件下測出N型鍺的壓阻系數(shù)分別為π11=5.2×10-11m2/N；π12=5.5×10-11m2/N。

壓阻效應(yīng)被用來制成各種壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、速度、加速度傳感器，把力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。例如：壓阻加速度傳感器是在其內(nèi)腔的硅梁根部集成壓阻橋（其布置與電橋相似），壓阻橋的一端固定在傳感器基座上，另一端掛懸著質(zhì)量塊。當(dāng)傳感器裝在被測物體上隨之運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器具有與被測件相同的加速度，質(zhì)量塊按牛頓定律（第二定律）產(chǎn)生力作用于硅梁上，形成應(yīng)力，使電阻橋受應(yīng)力作用而引起其電阻值變化。把輸入與輸出導(dǎo)線引出傳感器，可得到相應(yīng)的電壓輸出值。該電壓輸出值表征了物體的加速度。

半導(dǎo)體壓阻傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、化工、航海、動(dòng)力和醫(yī)療等部門。