+8618149523263

Основни принципи полупроводничких сензора притиска

Jun 21, 2021

Полупроводнички сензори притиска могу се поделити у две категорије, једна је заснована на основном принципу да се полупроводнички ПН спој (или Сцхоттки спој) мења у И-υ карактеристикама под напрезањем. Карактеристике ове врсте компоненти осетљивих на притисак су веома нестабилне и нису много развијене. Други је сензор формиран на основу полупроводничког пиезорезистивног ефекта, који је главни тип полупроводничког сензора притиска. У раним данима већина полупроводничких мерача отпорности налепљена је на еластичне елементе како би се направили различити инструменти за испитивање напрезања и напрезања. Шездесетих година прошлог века, заједно са технолошким развојем полупроводничких чипова интегрисаних кола, појавили су се полупроводнички сензори притиска са дифузионим отпорницима као пиезоотпорне компоненте. Ова врста сензора притиска има једноставну и поуздану структуру. Нема релативних покретних компоненти. Елемент осетљив на притисак и еластични елемент сензора су интегрисани, што елиминише заосталост механичке опреме и опуштање напрезања, и побољшава карактеристике сензора.


Пиезоотпорни ефекат полупроводника Полупроводници имају карактеристику везану за спољашње силе, односно, отпорност (означена ознаком ρ) се мења са силом тла, што се назива пиезоотпорни ефекат. Релативна промена отпорности под дејством јединичног напрезања тла назива се пиезоотпорни коефицијент и представљена је ознаком π. Изражено у математичкој формули као 墹 ρ/ρ=πσ


У формули σ представља стрес. Промена вредности отпора (Р/Р) коју полупроводнички отпорник треба да изазове када је изложен напрезању одређена је променом отпора, па се горња релациона једначина за пиезоотпорни ефекат може записати и као Р/Р=πσ


Под дејством спољне силе, у полупроводничком кристалу настају одређена напрезања тла (σ) и напрезања (ε). Унутрашњи однос међу њима одређен је Иоунговим [ГГ] модулом (И) сировине, односно И=σ/ε


Ако је пиезоотпорни ефекат изражен у смислу напрезања које полупроводник може да издржи, тада је Р/Р=Гε


Г се назива фактор осетљивости сензора притиска, који представља релативну промену отпора изазвану јединичним напрезањем.


Пиезорезистивни индекс или фактор спретности је основни физички параметар полупроводничког пиезорезистивног ефекта. Однос међу њима је исти као и однос између напрезања и деформације тла, који је одређен Иоунг [ГГ] модулом сировине, односно Г=πИ


Будући да су полупроводнички кристали анизотропни у еластичности, Иоунг [ГГ] #39 -ов модул и пиезорезистивни коефицијент мењају се са оријентацијом кристала. Величина полупроводничког пиезоотпорног ефекта такође је уско повезана са отпором полупроводника. Што је отпор мањи, вредност фактора осетљивости је мања. Пиезоотпорни ефекат дифузионог отпорника одређен је тенденцијом кристализације и концентрацијом нечистоће дифузионог отпорника. Кључна концентрација нечистоће односи се на концентрацију површинске нечистоће у дифузијском слоју.

20210618022332894

Pošalji upit