什么是巨压阻效应

什么是巨压阻效应,第1张

压阻效应是用来描述材料在受到机械式应力下所产生的电阻变化。不同于压电效应,压阻效应只产生阻抗变化,并不会产生电荷。

凯尔文(Lord Kelvin)在西元1856年第一次发现金属的阻抗在施加机械性负荷时会产生改变。到了西元1954年,正当单晶硅逐渐成为类比及数位电路设计的材料的选择时,第一次在硅及锗中发现高度的压阻效应(Smith 1954)。

压阻性元件的感度可由其程度因子的表示:

其中 和 R 分别代表器件长度及阻抗的相对增量

[编辑] 金属中的压阻效应

在金属感知器中的压阻效应,纯粹是由于施加于其上的机械应力所产生感知器的几何形状改变所造成的,从这个几何上的压阻效应而衍生出程度因子(gauge factors) (Window 1992):

其中 代表与材料相关的泊松比。

尽管这个数值相对于其它材料的压阻效应来说是相当小,金属压阻器(即张力计)成功地在广泛应用领域中被使用着 (Window 1992))。

[编辑] 半导体中的压阻效应

半导体材料中的压阻效应远大于金属在几何上的压阻效应,在锗、多晶硅、非晶硅、碳化硅及单晶硅中都可发现压阻效应的存在。

[编辑] 硅中的压阻效应

硅的电阻变化不单是来自与应力有关的几何形变,而且也来自材料本身与应力相关的电阻,这使得其程度因子大于金属数百倍之多 (Smith 1954)。N型硅的电阻变化主要是由于其三个导带谷对的位移所造成不同迁移率的导带谷间的载子重新分布,进而使得电子在不同流动方向上的迁移率发生改变。其次是由于来自与导带谷形状的改变相关的等效质量(effective mass)的变化。在P型硅中,此现象变得更复杂,而且也导致等效质量改变及电洞转换。

压阻效应已经被广泛应用于各种半导体材料制作而成的感知器中,这些材料包括:锗、多晶硅、非晶硅及单晶硅。由于硅是现今在数位及类比集成电路(IC)的材料,以硅制作而成的压阻性元件的应用就变得非常有意义,这使得将应力感知器容易整合于双极性及互补式金氧半导体线路中,进而使得压阻效应被应用于广泛的商品化产品之中,如:压力感知器及加速度感知器。另一方面,也由于硅的压阻效应的显著,使得其它在单晶硅元件的研发方面无法忽略此效应的存在,例如,半导体霍耳感知器就必须采取某些方法,将来自外加机械应力的讯号贡献消除之后,才能达到其该具有的电流精确度。

[编辑] 压电阻器

压电阻器最基本压阻性元件,以压阻性材料制作而成的电阻,通常用于机械性应力的量测。

制作

许多不同种类的压阻性材料都可用来制作压电阻,最简单形式的硅压阻感知器是扩散电阻。此压电阻是以扩散的方式在P型(N型)的硅基板上制作具有两个接点的N型(P型)井所组成,由于这些元件的面电阻约在数百欧姆的范围,为了便于欧姆接触的制作,还必须在接点位置上额外扩散P+(N+)杂质于P型(N型)井中。

     近日,半导体题材暴涨,产业链相关概念股持续走强。受中美贸易摩擦影响,我国正大

力发展半导体材料应用。据悉,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体器件或将被纳入“十

四五”规划,以期实现独立自主。

    现阶段,第一代半导体硅材料仍然是目前集成电路生产制造的主流材料,市场占有率高

达90%以上,由于其在通常条件下具备良好的稳定性,一直是半导体行业产品中使用最多的材料。

    公开资料显示,恒星科技正加快布局高硬脆切割耗材的研发、生产和销售。现阶段,产

品主要应用于光伏行业硅片制造环节,后续或将继续拓展半导体硅料客户。

    据了解,恒星科技拥有专业的金刚石线锯产品研发及生产制程控制团队,已经掌握

40-60微米金刚石线锯从盘条到成品的全生产链核心工艺技术,是行业内为数不多的具有母

线拉拔工艺的生产制造厂家,能够全方位保证产品质量及稳定性,生产工艺技术处于国内领

先水平。

     2020年上半年,公司成功推出自主研发的第五代八线机,开辟全国超精细金刚线切割

先河,进一步提升公司竞争力。八线机研发成功后,设备效率大幅度提升,金刚线表面金刚

砂分布更加均匀、出刃率及钢线性能更加稳定、质检品率达99%。

     目前,恒星科技超精细金刚线产品下游供应客户包括江西晶科、苏州协鑫、晶澳集团、

洛阳阿特斯、商洛比亚迪、无锡荣能及江西宇泽等。

    公司表示,超精细金刚线作为太阳能硅片切割的主要耗材,市场需求将进一步扩大。除

光伏领域外,超精细金刚线的切割工艺技术未来将在半导体硅材料、蓝宝石材料、磁性材料

等更多高硬脆材料加工领域应用。随着公司600km超精细金刚线逐步投产,公司市占率将进一步提升,有望增厚公司利润。


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