بررسی اثر تنش های سطحی بر خاصیت پیزورزیستیو تراشه سیلیکن و کاربرد آن در سنسورها و ترانسدیوسرهای فشاری دیافراگمی

در این مقاله تغییر مقاومت الکتریکی نیمه هادی سیلیکن در اثر تنش های سطحی بررسی می گردد . این تنش های سطحی ناشی از اعمال فشار به دیافراگم سیلیکن می باشند. فشار یا تنش مکانیکی باعث تغییر در حجم فیزیکی ماده می شود. دراثر فشار، ثابت شبکه جسم بلوری تغییرمی نماید. تغییر در ثابت شبکه باعث تغییر درگاف انرژی می گردد. این تغییر نیز باعث تغییر غلظت حامل های بار یعنی الکترون های باند رسانش و حفره های باند ظرفیت میشود. نهایتاً تغییر در غلظت حامل های بار سبب تغییر رسانش الکتریکی جسم میگردد. خواص الکترومکانیکی ذاتی تراشه سیلیکن سبب می شود تا در اثر تنش، تغییر مقاومت ویژه قابل توجه ای به وجود آید . این تراشه به صورت لایه های نازک روی دیافراگم کاشت یون می شوند . در این تحقیق تغییر مقاومت الکتریکی تراشه سیلیکن در اثر تنش های طولی و عرضی، شناسایی محل ظهور حداکثر تنش سطحی، تنش سطحی در شکل های مختلف هندسی دیافراگم و محدودیت تنش سطحی در رابطه با محدودیت ساخت بررسی خواهد شد . برای اندازه گیری تغییر مقاومت کل، یک سیستم پل مقاومتی با چیدمانی چهار مقاومت متغیر طراحی گردیده که به عنوان سنسور عمل می کند . پیزورزیستیوها برای اندازه گیری فشار در حالت دائمی یا فشار استاتیک به خوبی اندازه گیری فشار در حالت های دینامیکی کار می کنند. در نهایت مزایای ترانسدیوسرهای پیزورزیستیو نسبت به سایر ترانسدیوسرهای الکترومکانیکی از نظر حساسیت، ابعاد، حجم، وزن، خروجی خطی، حذف اثرات پسماند و حذف خزش زمانی بررسی گردیده است.

کلیدواژه ها:

پیزورزیستیو ، سنسورفشاری ، ترانسدیوسردیافراگمی ، تنش سطحی ، لایه های نازک