Skip to main content

Piezowiderstandseffekte

  • Chapter
Sensorik

Part of the book series: Halbleiter-Elektronik ((HALBLEITER,volume 17))

Zusammenfassung

Die Eigenschaften eines Festkörpers hängen im allgemeinen vom Zustand der Dehnungen ab, in dem er sich befindet. Wirkt eine mechanische Spannung auf einen Kristall, so verschieben sich die Atome gegeneinander. Die Änderung der Gitterkonstanten bewirkt eine Änderung der Struktur der Leitungs- und Valenzbänder. Haben die Kristalle polare Achsen, so tritt Piezoelektrizität auf, d.h. unter Druck entstehen Ladungen auf Elektroden, die mit den Kristallen verbunden sind. Der piezoelektrische Effekt wirkt nur dynamisch, weil äußere Ladungen immer rasch gegenkompensiert werden. Er wird beschrieben in Kap. 6 dieses Buches. Sensoren, die ihn verwenden, sind rezeptive Sensoren.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 49.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur zu Kapitel 5

  1. Bridgman, P. W.: The effect of homogeneous mechanical stress on the electrical resistance of crystals. Phys. Rev. 43 (1932) 858–863.

    Article  Google Scholar 

  2. Potma, T.: Dehnungsmeßstreifen-Meßtechnik. Hamburg: Philips Fachbücher, 1968.

    Google Scholar 

  3. Smith, C.: Piezoresistance effect in germanium and silicon. Phys. Rev. 94 (1954) 42–49.

    Article  Google Scholar 

  4. Mason, W. P.; Thurston, R. N.: Use of piezoresistive materials in the measurement of displacement, force, and torque. J. Acoust. Soc. Am. 29 (1957) 1096.

    Article  Google Scholar 

  5. Zerbst, M.: Piezowiderstandseffekt in Galliumarsenid. Z. Naturforsch. 17 (1962) 649.

    Google Scholar 

  6. Geyling, F. T.; Forst, J. J.: Semiconductor strain transducers. Bell Syst. Tech. J. (1960) 705–731.

    Google Scholar 

  7. Morin, F. J.; Geballe, T. H.; Herring, C.: Temperature dependence of the piezoresistance of high-purity silicon and germanium. Phys. Rev. 105 (1957) 525.

    Article  Google Scholar 

  8. Szabo, I.: Höhere Technische Mechanik. Berlin: Springer 1956.

    MATH  Google Scholar 

  9. Kerr, D. R.; Milnes, A. G.: Piezoresistance of diffused layers in cubic semiconductors. J. Appl. Phys. 34 (1963)

    Google Scholar 

  10. Tufte, O. N.; Stelzer, E. L.: Piezoresistive properties of silicon diffused layers. J. Appl. Phys. 34 (1963) 313–318.

    Article  Google Scholar 

  11. Hock, F.: Die Berechnung des Piezowiderstandseffektes von Silizium für meßtechnische Anwendungen. Z. angew. Physik XVII (1964) 511.

    Google Scholar 

  12. Frank, R. K.; McCulley, W. E.: An update on the integration of silicon pressure sensors. Wescon ’85, Conf. Repord, San Francisco Nov 19–22, (1985), 27.4.1–27.4.5.

    Google Scholar 

  13. Kanda, Y.; Yamamura, K.: Four-terminal-gauge quasi-circular and square diaphragm silicon pressure sensors. Sensors Actuators 18 (1989) 247–257.

    Article  Google Scholar 

  14. Bretschi, J.: Linearisierung von Meßumformern, demonstriert am Beispiel von Halbleiter-Dehnungsmeßstreifen, Arch Tech Mess atm, 7/8 (1976) 223–228.

    Google Scholar 

  15. Bretschi, J.: Silicon integrated strain-gauge transducer with high linearity. IEEE Trans. Electron Devices ED-23 (1976) 59–61.

    Article  Google Scholar 

  16. Wilner, B. L.: A diffused silicon pressure transducer with stress concentrated at transverse gauges. ISA Trans. 17 (1978) 83–87.

    Google Scholar 

  17. Yamada, K.; Nishihara, M.; Shimada, S.; Tanabe, M.; Shimazoe, M.; Matsuoka, Y.: Nonlinearity of the piezoresistance effect of p-type silicon diffused layers. IEEE Trans. Electron Devices ED-29 (1982) 71–77.

    Article  Google Scholar 

  18. Yamada, K.; Nishihara, M.; Shimada, S.; Tanabe, M.; Shimazoe, M.: Temperature dependence of the piezoresisitve effects of p-type diffused layers. Electr Eng in Jpn 103 (1983) 8–16.

    Article  Google Scholar 

  19. Jenschke, W.: Der nichtlineare piezoresistive Effekt in p-leitenden Siliziumplanarwiderständen. Feingerätetechnik, 34 (1985) 7–10.

    Google Scholar 

  20. Suzuki, K.; Ishihara, T.; Hirata, M.; Tanigawa, H.: Nonlinear analysis of a CMOS integrated silicon pressure sensor. IEEE Trans. Electron Devices ED-34 (1987) 1360–1367.

    Article  Google Scholar 

  21. Suzuki, K.; Hasegawa, H.; Kanda, Y.: Origin of the linear and nonlinear piezoresistance effects in p-type silicon. Jpn J. Appl. Phys. 23 (1984) L871–L874.

    Article  Google Scholar 

  22. Herring, C.: Transport properties of a many-valley semiconductor. Bell Syst. Tech. J. 34 (1955) 237–290.

    Google Scholar 

  23. Keyes, R. W.: Phys. Rev. 99 (1955) 490 ff.

    Article  Google Scholar 

  24. Keyes, R. W.: The effect of elastic deformation on the electrical conductivity of semiconductors. Solid-State Phys. 11 (1960) 140–221.

    Google Scholar 

  25. Zerbst, M.: Piezoeffekte in Halbleitern. Festkörperprobleme II, Braunschweig: Vieweg 1963, 188ff

    Google Scholar 

  26. Heywang, W.; Pötzl, H. W.: Bänderstruktur und Stromtransport. Berlin: Springer 1976 (Halbleiter-Elektronil, Band 3).

    Book  Google Scholar 

  27. Colman, D.; Bate, R. R.; Mize, J. P.: Mobility anisotropy and piezoresistance in p-type inversion layers. J. Appl. Phys. 39 (1968) 1923–1931.

    Article  Google Scholar 

  28. Dorda, G.: Piezoresistance in quantized conduction bands in silicon inversion layers. J. Appl. Phys. 42 (1971) 2053–2060.

    Article  Google Scholar 

  29. Canali, C.; Ferala, G.; Morten, B.; Taroni, A.: Piezoresistivity effects in MOS-FET useful for pressure transducers. J. Phys. D: Appl. Phys. 12 (1979) 1973–1983.

    Article  Google Scholar 

  30. Borchert, B.; Dorda, G. E.: Hot-electron effects on short-channel MOSFET’s determined by the piezoresistance effect. IEEE Trans. Electron Devices, ED-35 (1988) 483–488.

    Article  Google Scholar 

  31. Schörner, R.: First and second-order longitudinal piezoresistive coefficients of n-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistors. J. Appl. Phys. 67 (1990) 4354–4357.

    Article  Google Scholar 

  32. Onuma, Y.; Sekiya, K.: Piezoresistive properties of polycrystalline silicon thin films. Jpn J. Appl. Phys. 11 (1972) 20–23.

    Article  Google Scholar 

  33. Seto, J. Y. W.: Piezoresistive properties of polycrystalline silicon. J. Appl. Phys. 47 (1976) 4780–4783.

    Article  Google Scholar 

  34. Erskine, J. C.: Polycrystalline silicon-on-metall strain gauge transducers. IEEE Trans. Electron Devices ED-30 (1983) 796–801.

    Article  Google Scholar 

  35. French, P. J.; Evans, A. G. R.: Piezoresistance in polysilicon and its applications to strain gauges. Solid-State Electron 32 (1989) 1–10.

    Article  Google Scholar 

  36. Binder, J.; Poppinger, M.: Material- und Verfahrensentwicklung für μC-kompatible Druck-, Temperatur- und Positionssensoren. BMFT-Ber. BMFT-FB-11 85–024 (1985).

    Google Scholar 

  37. Arlt, G.: The sensitivity of strain gauges. J. Appl. Phys. 49 (1978) 4273–4274.

    Article  Google Scholar 

  38. Binder, J.; Ehrler, G.; Heimer, K.; Krisch, B.; Poppinger, M.: Silicon pressure sensors for the 2 kPa to 40 MPa range. Siemens Forsch. Entwicklungs ber. 13 (1984) 293–301.

    Google Scholar 

  39. Timoshenko, S.; Woinowsky-Krieger, S.: Theory of plates and shells. New York: McGraw-Hill 1959.

    Google Scholar 

  40. Wortman, J. J.; Evans, R. A.: Young’s modulus, shear modulus, and Poisson’s ratio in silicon and germanium. J. Appl. Phys. 36 (1965) 153–156.

    Article  Google Scholar 

  41. Lee, K.; Wise, K. D.: SENSIM: A simulation program for solid-state pressure sensors. IEEE Trans. Electron Devices ED-29 (1982) 34–41.

    Google Scholar 

  42. Zienkiewic, O. C.; Taylor, R. L.: The finite element method. New York: McGraw-Hill (1989).

    Google Scholar 

  43. Poppinger, M.: Silicon diaphragm pressure sensors. Solid State Devices 1985, 53–69.

    Google Scholar 

  44. Heuberger, A.: Mikromechanik. Berlin: Springer 1988.

    Google Scholar 

  45. Petersen, K. E.: Silicon as a mechanical material. Proc. IEEE 70 (1982) 420–457.

    Article  Google Scholar 

  46. Hock, F.: Der Piezowiderstandseffekt in Halbleitern und Scine Anwendung für Kraft- und Dehnungsmessungen. Z. Instr. 73 (1965) 336.

    Google Scholar 

  47. Pfann, W. G.; Thurston, R. N.: Semiconducting stress transducers utilizing the transverse and shear piezoresistance effects. J. Appl. Phys. 32 (1961) 2008.

    Article  Google Scholar 

  48. Sandmaier, H.; Kühl, K.; Obermeier, E.: A silicon based micromechanical accelerometer with cross acceleration sensitivity compensation. Dig. Tech. Papers, Transducer ’87 (1987) 399.

    Google Scholar 

Download references

Authors

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 1993 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Jäntsch, O., Poppinger, M. (1993). Piezowiderstandseffekte. In: Sensorik. Halbleiter-Elektronik, vol 17. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-88171-8_6

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-88171-8_6

  • Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-540-55119-5

  • Online ISBN: 978-3-642-88171-8

  • eBook Packages: Springer Book Archive

Publish with us

Policies and ethics