ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЕЛИЧИНУ ГЛАВНЫХ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Для большинства практических применений основной интерес представляют концентрационные и температурные зависимости только коэффициентов π ₄₄ (для p -типа) и π ₁₁ (для n -типа).

Значения главных тензорезистивных коэффициентов зависят от ряда факторов: материала полупроводника, типа про­водимости, удельного сопротивления, температуры и от механического напряжения или деформации.

1. Тензорезистивные коэффициенты зависят от деформации. Для слаболегированного кремниевого ТР n -типа проводимо­сти при одноосном растяжении относительное изменение сопротивления нелиней­но зависит от деформации:

Чтобы нелинейность зависимости ΔR/R не превышала 1%, деформация должна быть меньше 5·10^-5. Тензочувствительность ТР, определяемая как

будет уменьшаться при больших уровнях деформации.

Для р -кремния при сильном легировании (10²⁶ 1/м³) тензочувствительность остается постоянной вплоть до деформации порядка 2,5·10^-3. При большей деформациитен­зочувствительность ТР p -типа, в отличие от n -типа, будет несколько увеличиваться. На рис. 11. представлены графики зависимости предельной деформации , вызывающей однопроцентное изменение тензочувствительности в функции степени легирования тензорезисторов: для одноосного растяжения тензорезисторов типа, ориентированных вдоль оси [111] и тензорезисторов типа, ориентированных вдоль оси [100].

Рис.11. Зависимость предельной деформации , вызывающей 1% - ое изменение тензочувствительности, от концентрации примесей N для n - и p -типов кремния

2. Температурно-концентрационные зависимости коэффициента π₄₄ для равномерно легированного кремния p -типа приведены на рис. 12.

Рис.12. Зависимость главного тензорезистивного коэффициента от температуры и концентрации примесей для равномерно легированного кремния p -типа проводимости

На рис. 13 приведены температурно-концентрационные зависимости коэффициента π ₄₄ для диффузионных ТР, выполненных из кремния p -типа проводимости. В диффузионных слоях тензорезистивные коэффициенты определяются концентрацией примесей на поверхности образца и практически не зависят от за­кона распределения примесей. С помощью зависимостей, показанных на рис. 13, можно рассчитать чувствительность диффузионных ТР и температурную зависимость чувствительности для различных значений поверхностной концентрации примесей.

Рис.13. Зависимость от температуры и поверхностной концентрации примесей главных тензорезистивных коэффициентов для диффузионных слоёв кремния p -типа проводимости (а) и для n -типа проводимости (б)

По мере увеличения концентрации примесей необ­ходимость учёта главных тензорезистивных коэффициентов (π ₁₂ и π ₁₁ для р -типа и π ₁₂ и π ₄₄ для n -типа) возрастает. Например, по мере нарастания поверхностной концен­трации примесей значение коэффициента π ₄₄(для n- типа кремниевого диффузионного слоя) становится не только соизмеримым, но и больше соответствующих значений коэффициента π ₁₁ (рис. 14).

Рис.14. Зависимость коэффициента π ₄₄ от поверхностной концентрации примесей для диффузионных слоёв кремния n -типа проводимости