压阻效应

✍ dations ◷ 2025-04-02 08:38:00 #电学,材料科学,电现象

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)在公元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。到了公元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 $\ \epsilon _{L}\$ 、 $\pi _{T}$ $\pi _{T}$ 、 $\pi _{L}$ $\pi _{L}$ 以及 $\sigma _{ij}$ $\sigma _{ij}$ 分别为无应力下的电阻、外加电流、横向压阻系数、纵向压阻系数以及x,y,z三个方向上的张力分量。

压电系数会随着该感知器相对于晶轴方向以及杂质掺杂浓度分布而有很大的差异。尽管此种简单的电阻具有相当大的应力感度，在应用上还是会采用较复杂的组态，以消除对某些噪声干扰的敏感度及其它缺点。压电阻应用在与过小应力相关的信号振幅变化时，具有对温度变化相当敏感的缺点。

硅的压阻效应被应用在压电阻器、惠斯登桥、X-Ducers、piezo-FETS、固态加速规以及双极性晶体管等元件上。

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