王健的半导体物理课件压阻效应

研究课题：半导体的压阻效应制作人：王健材料与化学工程学院.研究课题：半导体的压阻效应制作人：王健材料与化学工程学院.1：是指当半导体受到应力作用时，由于载流子（运载电荷的粒子称为载流子

）迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。

来源：它是C.S史密斯在1954年对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试中发现的。压阻效应的强弱可以用压阻系数π来表征。压阻系数π定义：单位应力作用下电阻率的相对变化。压阻效应有各向异性特征。即:沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流，其电阻率变化会不相同。研究课题：半导体的压阻效应定义.：是指当半导体受到应力作用时，研究课题：半导体的2压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。利用这种效应制成的传感器可用于测量力，压力、加速度、载荷和扭矩等参量。硅晶体有良好的弹性形变性能和显著的压阻效应，利用硅的压阻效应和集成电路技术制成的传感器，具有灵敏度高、动态响应快、测量精度高、稳定性好、工作温度范围宽、易于小型化和批量生产及使用方便等特点。特点：.压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不3弹性形变：任何物体受外力作用，都会发生形变，外力消失，形变也消失。单轴应力：指形变沿某一个方向纵向拉伸或压缩。应力：定义：单位横截面积上受到的力。公式：T=fn/s（T表示应力，外力为fn，截面积为s）简单举例.弹性形变：任何物体受外力作用，都会发生形变，外力消失，形变也4设有一根长为l、截面积为s、电阻率为p的导体，其起电阻为R，于是有：压阻效应原理：材料电阻的变化率对半导体而言，上式中前两项很小，而电阻率的变化率较大，故半导体电阻的变化率主要是由第三项引起的。式中，为压阻系数；为应力；为弹性模量；为纵向应变.G为半导体材料的灵敏系数.设有一根长为5半导体材料的比大得多，因而电阻相对变化可写成上式说明，半导体材料受力后电阻的变化率主要是由引起的，这就是压阻式传感器所依据的原理。.半导体材料的比6→最新科技进展及应用领域﹃压阻效应被用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器，把力学量转换成电信号。例如：压阻加速度传感器是在其内腔的硅梁根部集成压阻桥（其布置与电桥相似），压阻桥的一端固定在传感器基座上，另一端挂悬着质量块。当传感器装在被测物体上随之运动时，传感器具有与被测件相同的加速度，质量块按牛顿定律（第二定律）产生力作用于硅梁上，形成应力，使电阻桥受应力作用而引起其电阻值变化。把输入与输出导线引出传感器，可得到相应的电压输出值。该电压输出值表征了物体的加速度。.→最新科技进展及应用领域﹃压阻效应被用来制成各种压力、应力、7市场上成熟的样品：产品这些传感器可用于发动机、内燃机、压缩机、加气机、制冷机、热电机组、机车制动系统.市场上成熟的样品：产品这些传感器可用于发8如：HB2119系列硅压阻中、低量程压力传感器特点:

·自主设计制造的微机械加工的敏感芯片·隔离膜片密封充液的专利技术·高可靠性和稳定性·专业生产线批量生产、成本低、性能价格比高·恒流、恒压供电模式的温度补偿网络·不锈钢封装、便于使用装配·应用领域：航天航空、石油化工、水、电及冶金制造、医药卫生、食品加工、空调、制冷设备、城市给水及污水处理等.如：HB2119系列硅压阻中、低量程压力传感器.9HB53-DPFJ系列真空静电封接机主要特点:1.在真空或大气状态下,通过施加一浮动压力,在温度及电场的作用下,

完成硅-玻璃、玻璃-硅-玻璃的单层或“三明治”形式静电封接，实现硅芯片与玻璃的无应力键合。2.满足MSMS技术对无应力封装的需求。3.满足4英寸以下全部MEMS技术下的静电封接需求。4.PLC+PID智能控制。.HB53-DPFJ系列真空静电封接机主要特点:.10HB2166系列硅压阻复合压力传感器HB2166系列硅压阻复合压力传感器采用硅集成压阻芯片作为传感元件，

采用微机械加工技术自主设计制作，能够同时实现对现场中的差压、静压、

温度等参数进行测量，具有精度高、体积小、重量轻、稳定性好等特点。

采用四膜片静压和过载保护结构，全不锈钢壳体，316L隔离膜片封装及标

准差压容室接口，可用来测量差压、静压、流量、液位、温度等参数，广

泛应用于石油、化工、电力、造纸等工业领域的测量与过程控制。.HB2166系列硅压阻复合压力传感器HB2166系列硅11HB3188系列硅电容差压变送器HB3188系列硅电容差压变送器采用微机械加工技术自主设计制

作的硅电容差压敏感芯片作为传感元件，具有全固态，高精度，高可靠性，高稳定性，温度范围宽，温度、静压影响小，单向过载特性优异等特点。同时它拥有最新技术，现场抗干扰能力强，两线制，符合HART通讯协议。采用数字温度补偿技术，温度性能优异。结构小巧、坚固、抗振。采用全不锈钢壳体，316L隔离膜片封装、标准差压容室接口。可用于测量液体、气体的差压、流量等参数，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、轻工、食品、环保、锅炉控制、带压容器测量等。.HB3188系列硅电容差压变送器HB3188系列硅12半导体压阻传感器已经广泛地应用于航空、化工、航海、动力和医疗等部门。

优点：

①灵敏度与精度高；②易于小型化和集成化；③结构简单、工作可靠，在几十万次疲劳试验后，性能保持不变；④动态特性好，其响应频率为103～105Hz。.半导体压阻传感器已经广泛地.13更多应用将不再一一列举，希望有兴趣的同学仔细研究研究。.更多应用将不再一一列举，希望有兴趣的同学仔细研究研究。.141.压阻效应：指在应力作用下半导体电阻率的变化。在一些半导体中有相当大的压阻效应，这与半导体的电子能带结构有关。

2.压阻效应是各向异性的，要用压阻参量(四阶参量)来描述,它与电阻率变量参量[kg2](二价参量)和应力参量测量压阻效应。

3.简单加应力的方法：①流体静压强效应。这时不改变晶体对称性，并可加很大的压强。锗、硅的电阻率都随压强增大而变大。②切应力效应。利用单轴拉伸或压缩，这时会改变晶体对称性。总结：.1.压阻效应：指在应力作用下半导体电阻率的变化。在一15谢谢惠顾！！！！GAMEOVER!!.谢谢惠顾！！！！GAMEOVER!!.16研究课题：半导体的压阻效应制作人：王健材料与化学工程学院.研究课题：半导体的压阻效应制作人：王健材料与化学工程学院.17：是指当半导体受到应力作用时，由于载流子（运载电荷的粒子称为载流子

）迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。

来源：它是C.S史密斯在1954年对硅和锗的电阻率与应力变化特性测试中发现的。压阻效应的强弱可以用压阻系数π来表征。压阻系数π定义：单位应力作用下电阻率的相对变化。压阻效应有各向异性特征。即:沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流，其电阻率变化会不相同。研究课题：半导体的压阻效应定义.：是指当半导体受到应力作用时，研究课题：半导体的18压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于压电效应，压阻效应只产生阻抗变化，并不会产生电荷。利用这种效应制成的传感器可用于测量力，压力、加速度、载荷和扭矩等参量。硅晶体有良好的弹性形变性能和显著的压阻效应，利用硅的压阻效应和集成电路技术制成的传感器，具有灵敏度高、动态响应快、测量精度高、稳定性好、工作温度范围宽、易于小型化和批量生产及使用方便等特点。特点：.压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不19弹性形变：任何物体受外力作用，都会发生形变，外力消失，形变也消失。单轴应力：指形变沿某一个方向纵向拉伸或压缩。应力：定义：单位横截面积上受到的力。公式：T=fn/s（T表示应力，外力为fn，截面积为s）简单举例.弹性形变：任何物体受外力作用，都会发生形变，外力消失，形变也20设有一根长为l、截面积为s、电阻率为p的导体，其起电阻为R，于是有：压阻效应原理：材料电阻的变化率对半导体而言，上式中前两项很小，而电阻率的变化率较大，故半导体电阻的变化率主要是由第三项引起的。式中，为压阻系数；为应力；为弹性模量；为纵向应变.G为半导体材料的灵敏系数.设有一根长为21半导体材料的比大得多，因而电阻相对变化可写成上式说明，半导体材料受力后电阻的变化率主要是由引起的，这就是压阻式传感器所依据的原理。.半导体材料的比22→最新科技进展及应用领域﹃压阻效应被用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器，把力学量转换成电信号。例如：压阻加速度传感器是在其内腔的硅梁根部集成压阻桥（其布置与电桥相似），压阻桥的一端固定在传感器基座上，另一端挂悬着质量块。当传感器装在被测物体上随之运动时，传感器具有与被测件相同的加速度，质量块按牛顿定律（第二定律）产生力作用于硅梁上，形成应力，使电阻桥受应力作用而引起其电阻值变化。把输入与输出导线引出传感器，可得到相应的电压输出值。该电压输出值表征了物体的加速度。.→最新科技进展及应用领域﹃压阻效应被用来制成各种压力、应力、23市场上成熟的样品：产品这些传感器可用于发动机、内燃机、压缩机、加气机、制冷机、热电机组、机车制动系统.市场上成熟的样品：产品这些传感器可用于发24如：HB2119系列硅压阻中、低量程压力传感器特点:

·自主设计制造的微机械加工的敏感芯片·隔离膜片密封充液的专利技术·高可靠性和稳定性·专业生产线批量生产、成本低、性能价格比高·恒流、恒压供电模式的温度补偿网络·不锈钢封装、便于使用装配·应用领域：航天航空、石油化工、水、电及冶金制造、医药卫生、食品加工、空调、制冷设备、城市给水及污水处理等.如：HB2119系列硅压阻中、低量程压力传感器.25HB53-DPFJ系列真空静电封接机主要特点:1.在真空或大气状态下,通过施加一浮动压力,在温度及电场的作用下,

完成硅-玻璃、玻璃-硅-玻璃的单层或“三明治”形式静电封接，实现硅芯片与玻璃的无应力键合。2.满足MSMS技术对无应力封装的需求。3.满足4英寸以下全部MEMS技术下的静电封接需求。4.PLC+PID智能控制。.HB53-DPFJ系列真空静电封接机主要特点:.26HB2166系列硅压阻复合压力传感器HB2166系列硅压阻复合压力传感器采用硅集成压阻芯片作为传感元件，

采用微机械加工技术自主设计制作，能够同时实现对现场中的差压、静压、

温度等参数进行测量，具有精度高、体积小、重量轻、稳定性好等特点。

采用四膜片静压和过载保护结构，全不锈钢壳体，316L隔离膜片封装及标

准差压容室接口，可用来测量差压、静压、流量、液位、温度等参数，广

泛应用于石油、化工、电力、造纸等工业领域的测量与过程控制。.HB2166系列硅压阻复合压力传感器HB2166系列硅27HB3188系列硅电容差压变送器HB3188系列硅电容差压变送器采用微机械加工技术自主设计制

作的硅电容差压敏感芯片作为传感元件，具有全固态，高精度，高可靠性，高稳定性，温度范围宽，温度、静压影响小，单向过载特性优异等特点。同时它拥有最新技术，现场抗干扰能力强，两线制，符合HART通讯协议。采用数字温度补偿技术，温度性能优异。结构小巧、坚固、抗振。采用全不锈钢壳体，316L隔离膜片封装、标准差压容室接口。可用于测量液体、气体的差压、流量等参数，广泛应用于石油、化工、电力、