半導體的壓阻效應

　　指應力作用下半導體電阻率的變化。在一些半導體中有相當大的壓阻效應，這與半導體的電子能帶結構有關。

　　壓阻效應是各向異性的，要用壓阻張量π(四階張量)來描述，它與電阻率變數張量δ _ρ(二價張量)和應力張量k(二階張量)有如下關係:

π: k。由於對稱二階張量隻有六個獨立分量， 故亦可表達成 這樣，壓阻張量可用6×6個的分量來表達。根據晶體對稱性，像鍺、矽及絕大多數其他立方晶系的半導體，壓阻張量隻有三個不等於零的分量，即 π ₁₁、 π ₁₂和 π ₄₄。

　　測量壓阻效應，通常有兩類簡單加應力的方法：①流體靜壓強效應。這時不改變晶體對稱性，並可加很大的壓強。鍺、矽的電阻率都隨壓強增大而變大。②切應力效應。利用單軸拉伸或壓縮，這時會改變晶體對稱性。壓阻系數Δ ρ/ ρk，與外力方向、電流方向及晶體結構有關。對鍺、矽，壓阻系數如下表所示：

壓阻系數

　　20世紀50年代起，壓阻效應測量曾作為研究半導體能帶結構和電子散射過程的一種實驗手段，對闡明鍺、矽等主要半導體的能帶結構起過作用。鍺和矽的導帶底位置不同，故其壓阻張量的分量大小情況也不同。N型鍺的π₄₄比π₁₁、π₁₂大得多，而N型矽的π₁₁卻比π₁₂、π₄₄大。這表明鍺導帶底在<111>方向上，矽導帶底在<100>方向上。對於P型半導體，也有過一些工作。利用壓阻測量和別的實驗（例如回旋共振等），取得一系列結果，對鍺、矽等的能帶結構的認識具體化瞭。

　　現在，半導體的壓阻效應已經應用到工程技術中，采用集成電路工藝制造的矽壓阻元件(或稱壓敏元件)，可把力信號轉化為電信號，其體積小、精度高、反應快、便於傳輸。