什么是压电效应 压阻效应？
一、什么是压电效应 压阻效应？
压阻效应
压阻效应是指材料在外力的作用下引起电阻率的改变。压阻系数（ ）定义如下： 其中 是原始半导体样品的电阻 , 表示电阻的改变， 是外加应力。 与 的比率可以如下表示：
公式（2）等号右侧的前三项描述样品在应力诱导下的几何尺寸改变，最后一项是电阻率对于应力的依赖项。对于大部分的半导体，压力诱导的电阻率的改变是几何尺寸诱导的电阻率变化的几个数量级大。因此，压力诱导的电阻率的变化主要是由压阻因子决定的。
通常条件下，电阻率 是是二阶张量，应力 也是二阶张量。电阻率的改变 与应力通过一个四阶张量，压阻张量 联系起来。在线性区域，有如下关系： 求和遍历 。
沿着讲应力的思路，将写成矢量的形式 ，其中 。我们可以将公式（3）改写为
其中 是一个 的矩阵。对于立方结构，由于对称性，只有三个独立的元素
这三个独立的系数， 描述了在沿着晶体主轴外力作用下晶体主轴对应的压阻效应， 描述了在沿着垂直晶体主轴外力作用下晶体主轴对应的压阻效应， 描述了平面内的剪切应力诱导产生的平面内电流发生改变，最终导致平面外电场变化的压阻效应。
压电效应
不同于压阻效应，压电效应来源于应力诱导的无中心反演对称的晶体中电荷的极化。因此，压电效应在Si,Ge等金刚石结构元素半导体中并不存在。闪锌矿半导体是拥有这类特性的最简单的半导体结构。极化与应力通过压电张量 联系起来：
其中 是极化矢量， 是包含六个分量的应变矢量。因此，压电张量是一个 的矩阵。对于闪锌矿半导体，压电张量只有一个非零元素， 。应变诱导的极化如下：
对于闪锌矿的半导体，例如沿着[001]方向生长的GaAs，双轴应力不会产生压电效应。压电效应沿着[111]轴最大。这是由于阳离子和阴离子沿着[111]堆叠排列，沿着[111]方向的应力会改变阳离子和阴离子之间的距离。GaAs的压电常数可以由测量或者理论计算得到，目前被大家广泛接受的是 。
另一方面，外加的电场施加到这些压电材料也会引起应变的产生。压电应变张量 和压电张量有着相同的形式。对于闪锌矿半导体，唯一的非零元素 ，与 的关系如下
对于GaAs, 普遍接受的数值为 。
对于III-V族半导体， 和的符号是负的。如果晶体沿着[111]方向拉伸，阳离子面带负电。这是不同于II-VI族半导体的。
对于其他的缺少中心反演对称的半导体，压电张量会有更多的非零元素。在纤锌矿半导体，例如GaN，有三个非零元素： 和 。在这类半导体中，压电效应会在电子输运方面扮演着重要角色。在AlGaN/GaN异质结中，即使在不掺杂的情况下，自发极化和压电效应可以诱导出非常多的电子。在沿着[111]方向生长的GaAs/InGaAs超晶格，压电效应可以导致能带弯曲，这可以极大的改变势场形貌，从而影响电荷分布和输运性质。
有关半导体中应力的基础到这就全部讲完了。这些内容是我们后续深入讨论应力对光电性质影响的基础。应力调控在半导体中有着深远的影响。对于我们半导体工业中常用的Si-Ge金刚石结构，III-V族和II-VI族这三类半导体，应力的表现形式又有所不同。这会导致完全不相同的现象。
二、压强传感器是利用什么的压阻效应？
压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。
当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化，再由桥式电路获相应的电压输出信号。
三、什么是巨压阻效应？
压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。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。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。
四、压阻效应表达式？
所谓压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。
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被定义为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，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。譬如：在室温下测定N型硅时，沿（100）方向加应力，并沿此方向通电流的压阻系数π11=102.2×10-11m2/N；而沿（100）方向施加应力，再沿（010）方向通电流时，其压阻系数π12=53.7×10-11m2/N。
此外，不同半导体材料的压阻系数也不同，如在与上述N型硅相同条件下测出N型锗的压阻系数分别为π11=5.2×10-11m2/N；π12=5.5×10-11m2/N。
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。
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。
五、压阻效应表达方式？
指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。
压阻效应是各向异性的，要用压阻张量π(四阶张量)来描述，它与电阻率变量张量δ ρ(二价张量)和应力张量k(二阶张量)有如下关系:π:k。由于对称二阶张量只有六个独立分量， 故亦可表达成这样，压阻张量可用6×6个的分量来表达。根据晶体对称性，像锗、硅及绝大多数其他立方晶系的半导体，压阻张量只有三个不等于零的分量，即π11、π12和π44。
测量压阻效应，通常有两类简单加应力的方法：
（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。压阻系数Δ ρ/ ρk，与外力方向、电流方向及晶体结构有关。对锗、硅，压阻系数如下表所示：
图
20世纪50年代起，压阻效应测量曾作为研究半导体能带结构和电子散射过程的一种实验手段，对阐明锗、硅等主要半导体的能带结构起过作用。锗和硅的导带底位置不同，故其压阻张量的分量大小情况也不同。N型锗的π44比π11、π12大得多，而N型硅的π11却比π12、π44大。这表明锗导带底在<111>方向上，硅导带底在<100>方向上。对于P型半导体，也有过一些工作。利用压阻测量和别的实验（例如回旋共振等），取得一系列结果，对锗、硅等的能带结构的认识具体化了。
现在，半导体的压阻效应已经应用到工程技术中，采用集成电路工艺制造的硅压阻元件(或称压敏元件)，可把力信号转化为电信号，其体积小、精度高、反应快、便于传输。
六、什么是压阻效应和压电效应？
所谓压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。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电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。
七、什么是压电效应、压阻效应和应变效应？
1.应变效应是导体或半导体电阻随其机械变形而变化的物理现象。
金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。
2.压阻效应在一块半导体的某一轴向施加一定的应力时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。
3. 压电效应：压电效应是某些介质在力的作用下产生形变时，在介质表面出现异种电荷的现象。
八、半导体压阻效应原理公式？
所谓压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。
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被定义为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，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。譬如：在室温下测定N型硅时，沿（100）方向加应力，并沿此方向通电流的压阻系数π11=102.2×10-11m2/N；而沿（100）方向施加应力，再沿（010）方向通电流时，其压阻系数π12=53.7×10-11m2/N。
此外，不同半导体材料的压阻系数也不同，如在与上述N型硅相同条件下测出N型锗的压阻系数分别为π11=5.2×10-11m2/N；π12=5.5×10-11m2/N。
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。
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。
九、怎样利用霍尔效应测量载流子浓度？
只要分别测出霍尔电流IH及霍尔电势差UH就可算出磁场B的大小.2mm厚，直到电场对载流子的作用力FE=qE与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止，宽度为b。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转，一般只有0;(mA·T)，垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力
（3－14－1）
式中q为电子电荷，是研究半导体材料的重要手段。KH与载流子浓度p成反比，知道了霍尔片的灵敏度KH。
霍尔电势差是这样产生的，所以N型样品和P型样品的霍尔电势差有不同的符号霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
由（3－14－5）式可以看出，霍尔电势差就是由这个电场建立起来的，所以都用半导体材料作为霍尔元件。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制，空穴有一定的漂移速度v、转速的测量，则空穴的速度v＝IH／pqbd。KH与片厚d成反比，代入（3－14－2）式有
（3－14－3）
上式两边各乘以b。
设P型样品的载流子浓度为p。通过样品电流IH＝pqvbd，即
（3－14－2）
这时电荷在样品中流动时将不再偏转，所以霍尔元件都做的很薄、放大。
如果是N型样品，产生一个横向电场E，由于样品有边界。一般要求KH愈大愈好。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场，则横向电场与前者相反，单位为mV、位置。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小、位移. （3－14－5）
比例系数KH＝RH／d＝1／pqd称为霍尔元件灵敏度，便得到
（3－14－4）
称为霍尔系数。在应用中一般写成
UH＝KHIHB：当电流IH通过霍尔元件（假设为P型）时，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，据此可以判断霍尔元件的导电类型，厚度为d。这就是霍尔效应测磁场的原理，以及判断材料的导电类型
十、压阻效应和应变器的区别？
压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。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。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。
应变器是把由铂金电阻丝制作的应变电阻贴片粘贴的器件。一般做桥梁变形检测，电子称重器具的传感器。其输出电压呈线性变化，应用很广。
所以，压阻效应和应变器的区别:压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。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。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。
应变器是把由铂金电阻丝制作的应变电阻贴片粘贴的器件。一般做桥梁变形检测，电子称重器具的传感器。其输出电压呈线性变化，应用很广。
