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सेमीकंडक्टर प्रेशर सेंसर के मूल सिद्धांत

Jun 21, 2021

सेमीकंडक्टर प्रेशर सेंसर को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, एक मूल सिद्धांत पर आधारित है कि सेमीकंडक्टर पीएन जंक्शन (या शोट्की जंक्शन) तनाव के तहत I-υ विशेषताओं में बदलता है। इस प्रकार के दबाव-संवेदनशील घटकों की विशेषताएं बहुत अस्थिर हैं और बहुत विकसित नहीं हुई हैं। दूसरा अर्धचालक पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव के आधार पर गठित सेंसर है, जो मुख्य प्रकार का अर्धचालक दबाव सेंसर है। शुरुआती दिनों में, विभिन्न तनाव और तनाव परीक्षण उपकरणों को बनाने के लिए अधिकांश अर्धचालक प्रतिरोध तनाव गेज लोचदार तत्वों पर चिपकाए गए थे। 1960 के दशक में, सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट चिप्स के तकनीकी विकास के साथ, पाइज़ोरेसिस्टिव घटकों के रूप में डिफ्यूजन रेसिस्टर्स के साथ सेमीकंडक्टर प्रेशर सेंसर दिखाई दिए। इस प्रकार के दबाव संवेदक में एक सरल और विश्वसनीय संरचना होती है। कोई सापेक्ष गतिमान घटक नहीं हैं। दबाव संवेदनशील तत्व और सेंसर के लोचदार तत्व एकीकृत होते हैं, जो यांत्रिक उपकरणों के पिछड़ेपन और तनाव में छूट को समाप्त करता है, और सेंसर की विशेषताओं में सुधार करता है।


अर्धचालकों के पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव अर्धचालकों में बाहरी बलों से संबंधित एक विशेषता होती है, अर्थात प्रतिरोधकता (चिह्न द्वारा इंगित) जमीन के बल के साथ बदलती है, जिसे पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव कहा जाता है। यूनिट ग्राउंड स्ट्रेस की कार्रवाई के तहत प्रतिरोधकता के सापेक्ष परिवर्तन को पीज़ोरेसिस्टिव गुणांक कहा जाता है और इसे द्वारा दर्शाया जाता है। गणितीय सूत्र में /ρ=πσ . के रूप में व्यक्त किया गया


सूत्र में, तनाव का प्रतिनिधित्व करता है। प्रतिरोध मूल्य (आर/आर) में परिवर्तन जो एक अर्धचालक प्रतिरोधी को तनाव के अधीन होने की आवश्यकता होती है, प्रतिरोध में परिवर्तन द्वारा निर्धारित किया जाता है, इसलिए पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव के लिए उपरोक्त संबंधपरक समीकरण को आर/आर=πσ के रूप में भी लिखा जा सकता है।


बाहरी बल की कार्रवाई के तहत, अर्धचालक क्रिस्टल में कुछ जमीनी तनाव (σ) और तनाव (ε) होते हैं। उनके बीच का आंतरिक संबंध कच्चे माल के यंग's मापांक (Y) द्वारा निर्धारित किया जाता है, अर्थात Y=σ/ε


यदि पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव उस तनाव के रूप में व्यक्त किया जाता है जिसे सेमीकंडक्टर झेल सकता है, तो R/R=Gε


जी को दबाव संवेदक का संवेदनशीलता कारक कहा जाता है, जो इकाई तनाव के कारण प्रतिरोध में सापेक्ष परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है।


पीज़ोरेसिस्टिव इंडेक्स या निपुणता कारक सेमीकंडक्टर पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव का मूलभूत भौतिक पैरामीटर है। उनके बीच का संबंध जमीनी तनाव और तनाव के बीच के संबंध के समान है, जो यंग' के कच्चे माल के मापांक द्वारा निर्धारित किया जाता है, अर्थात G=πY


चूंकि अर्धचालक क्रिस्टल लोच में अनिसोट्रोपिक होते हैं, यंग [जीजी] #39; के मापांक और पीज़ोरेसिस्टिव गुणांक क्रिस्टल अभिविन्यास के साथ बदलते हैं। अर्धचालक पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव का आकार भी अर्धचालक के प्रतिरोध से निकटता से संबंधित है। प्रतिरोध जितना कम होगा, संवेदनशीलता कारक का मान उतना ही छोटा होगा। प्रसार रोकनेवाला का पीज़ोरेसिस्टिव प्रभाव क्रिस्टलीकरण प्रवृत्ति और प्रसार रोकनेवाला की अशुद्धता एकाग्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है। प्रमुख अशुद्धता सांद्रता प्रसार परत की सतह अशुद्धता सांद्रता को संदर्भित करती है।

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