Физическая энциклопедия

ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ


изменение электрич. сопротивления тв. проводника (металла, полупроводника) в результате его деформации. Особенно велик Т. э. в полупроводниках, где он связан с изменением энергетич. спектра носителей заряда при деформации: с изменением ширины запрещённой зоны и энергий ионизации примесных уровней; с относит. изменением энергий отдельных долин зоны проводимости; с расщеплением дырочных зон, к-рые в отсутствии деформации вырождены; с изменением эффективных масс носителей заряда (см. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ). Всё это приводит к изменению концентрации носителей и их эффективной подвижности. Кроме того, деформация влияет на процессы рассеяния носителей через изменение спектра фононов и появление новых дефектов. Величина Т. э. при малых деформациях пропорц. упругому напряжению:
где Dsij — изменение тензора уд. электропроводности, s»1/3(sхх+syy+szz) —ср. уд. электропроводность кристалла, Pkl — тензор упругих напряжений, а Пijkl — тензор четвёртого ранга, наз. тензором коэфф. пьезосопротивления, характеризующий Т. э. в однородных полупроводниках. Абс. величина компонент Пijkl достигает в полупроводниках значений 10-9 — 10-8 м2/Н.
Вольтамперная характеристика полупроводниковых приборов часто определяется малой областью объёма полупроводников, поэтому при концентрации механич. напряжений именно в этой области даже малое механич.усилие создаёт значит. изменение высоты потенциального барьера для носителей, что приводит к изменению вольтамперной хар-ки прибора. Полупроводниковые тензоэлементы служат чувствительными датчиками механич. напряжений (>10 В/Н) и ускорений.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ

(пьезосопротивление)- изменение сопротивления (проводимости s) кристаллов под действием всеcтороннего cжатия (pacтяжения) или одноосной деформации Особенно велик Т э вполупроводниках(открыт Ч Смитом в 1947 в Ge и Si [1]) где он связан с изменением энергетич спектра носителей заря да при деформации в частности с изменением ширины запрещенной зоны и энергии ионизациипримесных уровней,с относит изменением энергии отд долин вмногодо линных полупроводниках, срасщеплением дырочных зон, к рые в отсутствие деформации вырождены, с изменениемэффективной массыносителей заряда (смЗонная теория)Все это приводит к изменению концентрации иподвижности носителей заряда

Линейный Т э (малые деформации) описывается т н тензорами э л а с т о с о п р о т и в л е н и ятabgdили п ь е з о -с о п р о т и в л е н и я pabgd, связывающими относит измене ние проводимости Ds/s0(s0-проводимость в отсутствие деформаций) с тензором деформацииugдили тензором упругого напряженияPgd


Учитывая симметрию относительно перестановки индек сов s иu(Р), обычно используют матричные обозначения, вводя вместо двух пар индексов a, b и g, d соответственно два индексаnит,пробегающие значения от 1 до 6 Тензорным обозначениям a, b или g, d равным 11, 22, 33, 23, 13, 12, соответствуют матричные обозначениятилиn


кристаллах отличны от 0 три компоненты эластосопротив-тенияти пьезосопротивления p, связанные друг с другом соотношениями


гдеSmn-компоненты тензора коэф упругости

В собств полупроводниках осн. механизмом, ответственным за Т. э , является изменение концентрации носителей заряда, вызываемое изменением ширины запрещенной зоны В примесных полупроводниках Т э обычно вызываются изменением спектра носителей заряда в результате расщепления вырожденной зоны при одноосных деформациях, изменяющих симметрию кристалла

В многодолинных полупроводниках вырождение снимается в результате смещения долин (изоэнергетич по верхностей - эллипсоидов) относительно друг друга при деформациях, нарушающих их эквивалентность Соответственно вn-Gе, где эллипсоиды в импульсном пространстве расположены на осях [111], большой является компонентат44(p44)·,вnS1они расположены на осях [100] и большая компонентаm11- m12(p11- p12) Эти компоненты определяются значениями константы деформац потен циала и соответственно равны [2, 3 ]


гдеk=m|/m|-коэф анизотропии подвижности носителей заряда для одного экстремума (долины) зоны (m|-подвижность вдоль оси вращения эллипсоида, m|-поперек)

В полупроводниках с вырожденными зонами типаp-Geилиp-SiТ. э. обусловлен расщеплением валентной зоны в точкеp=0 спектра дырокE(p)и изменением спектра вблизи экстремума. Большой Т;э. наблюдается при всех одноосных деформациях [3 ].

При больших деформациях, когда относит, смещение долин в многодолинных полупроводниках или расщепление вырожденной зоны в точкеp=0 становятся сравнимыми сkT,Т. э. становится нелинейным по деформации; при достаточно больших деформациях, когда все носители "пе-ретекают" в ниж. экстремумы, сопротивление практически "выходит на насыщение" (перестаёт меняться). Припрыжковой проводимостибольшая величина Ds/s обусловлена изменением перекрытия волновых ф-ций, вызываемым изменением спектра носителей заряда.

Лит.:1) Smith С. S., Piezoresistance in germanium and silicon, "Phys, Rev.", 1954, v. 94, p. 42; 2) Morin F. J., Geballe Т. Н., Herring C, Temperature dependence of the piezoresistance of high purity silicon and germanium, "Phys. Rev.", 1957, v. 105, p. 525: 3) Вир Г, Л., Пикус Г. Е., Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках, М., 1972; 4) Глаговский Б. А., Пивен И. Д.,Электротензометры сопротивления, 2 изд., Л., 1972; 5) Полякова А. Л., Физические принципы работы полупроводниковых датчиков механических величин, "Акуст. ж.", 1972, т. 18, в. 1, с. 1; 6) Най Дж., Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц, пер. с англ., 2 изд., М., 1967.

Г. Е, Пикус.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. тензорезистивный эффект—изменение удельного электросопротивления тврдого проводника металла См. Металлы полупроводника См. Полупроводники в результате его деформации. Величина относительного изм...Большая Советская энциклопедия II
  2. тензорезистивный эффект—изменение электросопротивления проводника врезультате его деформации. Используется для измерения смещений илидеформаций....Большой энциклопедический словарь II
  3. тензорезистивный эффект—ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ изменение электросопротивления проводника в результате его деформации. Используется для измерения смещений или деформаций....Большой энциклопедический словарь III
  4. тензорезистивный эффект—ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ изменение электросопротивления проводника в результате его деформации. Используется для измерения смещений или деформаций....Большой Энциклопедический словарь V
  5. тензорезистивный эффект—изменение электросопротивления проводника в результате его деформации. Используется для измерения смещений или деформаций....Естествознание. Энциклопедический словарь
  6. тензорезистивный эффект—tensityresistive effect...Русско-английский машиностроительный словарь
  7. тензорезистивный эффект—tensoresistive effect...Русско-английский словарь по физике
  8. тензорезистивный эффект—tensoresistive effect...Русско-английский технический словарь
  9. тензорезистивный эффект—piezoresistiver Effekt Piezojunctionseffekt Tensowiderstandseffekt...Русско-немецкий политехнический словарь
  10. тензорезистивный эффект—tenzoodporov jev...Русско-чешский словарь
  11. тензорезистивный эффект—ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ изменение электросопротивления проводника в результате его деформации. Используется для измерения смещений или деформаций....Современный энциклопедический словарь
  12. тензорезистивный эффект—ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ изменение электросопротивления проводника в результате его деформации. Используется для измерения смещений или деформаций....Энциклопедический словарь естествознания
  13. тензорезистивный эффект—[tensoresistive effect] изменение удельного электросопротивления твердого проводника металла полупроводника в результате его деформации характеризуется тензочувствительн...Энциклопедический словарь по металлургии