П'єзорезистивний ефект в напівпровідниках та його практичне використання

Abstract

Використовуючи методи математичного аналізу розглянута фізика п’єзорезистивного ефекту в електротехнічних матеріалах. Основна увага приділена напівпровідникам типу кремнію Si в об’ємному вигляді та в вигляді тонких і нанорозмірних плівок кремнію на ізолюючих підкладках. Розглянуто практичне використання ефекту для створення вимірювальних перетворювачів механічних деформацій – тензодатчиків. Наведено приклад конструкції датчиків та основні їх характеристики і можливості. Проаналізовано переваги напівпровідникових тензодатчиків і недоліки, запропоновано шляхи покращення характеристик.

Using the methods of mathematical analysis, the physics of the piezoresistive effect in electrical engineering materials is considered. The main focus is on silicon Si-type semiconductors in bulk form and in the form of thin and nanoscale silicon films on insulating substrates. The practical use of the effect for the creation of measuring transducers of mechanical deformations - strain gauges - is considered. An example of the construction of sensors and their main characteristics and capabilities is given. The advantages and disadvantages of semiconductor strain gauges are analyzed, ways of improving the characteristics are proposed.