ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
43
траторов с их помощью можно измерять даже магнитное поле Земли, индук-
ция которой порядка 0.5 Гс.
3. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ
3.1. Тензорезистивный эффект в полупроводниках
Работа полупроводниковых датчиков давления основана, в основном,
на использовании тензоэффекта, который у полупроводников значительно
выше, чем у металлов [1].
Полупроводниковые кристаллы обладают в основном кубической сим-
метрией, расстояния между атомами в кристаллах обусловлены минимумом
энергии взаимодействия между соседними атомами. Любое приложенное
извне механическое воздействие, достаточное для изменения расстояния ме-
жду ближайшими соседними
атомами в кристаллической решетке, приводит
к изменению энергии взаимодействия между ними, а следовательно, к изме-
нению вида потенциальной энергии в уравнении Шредингера и к изменению
энергетической зонной структуры полупроводника (плотности состояний в
разрешенных зонах или ширины запрещенной зоны).
Изменение энергетической структуры неизбежно приводит к измене-
нию концентрации свободных носителей заряда
или их подвижности, в связи
с чем тензочувствительность полупроводников в десятки раз превосходит
тензочувствительность металлов.
Тензорезистивным эффектом, или тензосопротивлением, называется
изменение электрического сопротивления полупроводника в результате дей-
ствия нагрузки, создающей деформацию. Деформация тела может быть опи-
сана симметричным тензором деформации
U
ik
:
.
2
1
U
X
U
X
U
U
ki
i
k
k
i
ik
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=
∂
∂
∂
∂
(39)
Тензор деформации
U
ik
определяет изменение расстояний между
точками тела при деформации. Если в недеформированном теле расстояние
между двумя точками dl, а в деформированном теле расстояние между теми
же точками равно dl’, то связь между dl’ и dl можно выразить через тензор
деформации
U
ik
:
,212
,,
2
∑∑
+⋅=+=
′
ki
kiikki
ki
ik
nnUdxdxU
dl
dlld
(40)
где
()
2
,
,
dl
dx
n
ki
ki
=
.
Относительное удлинение вдоль направления n=(n1, n2, n3), где n – ин-
дексы Миллера, можно выразить через тензор деформации следующим обра-
зом:
∑∑
≅−+=
−
′
=
nnUnnU
kiik
ki
kiik
dl
dlld
121
,
ε
. (41)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- …
- следующая ›
- последняя »
