Тензорезистивный эффект, пьезосопротивление. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Тензорезистивный эффект, пьезосопротивление

Тензорезистивный эффект, пьезосопротивление - изменение сопротивления (проводимости s) кристаллов под действием всестороннего cжатия (pастяжения) или одноосной деформации Особенно велик Т э в полупроводниках (открыт Ч Смитом в 1947 в Ge и Si [1]) где он связан с изменением энергетич спектра носителей заря да при деформации в частности с изменением ширины запрещенной зоны и энергии ионизации примесных уровней, с относит изменением энергии отд долин в многодо линных полупроводниках, с расщеплением дырочных зон, к рые в отсутствие деформации вырождены, с изменением эффективной массы носителей заряда (см Зонная теория)Все это приводит к изменению концентрации и подвижности носителей заряда

Линейный Т э (малые деформации) описывается т.н. тензорами эластосопротивления т_abgd или пьезосопротивления p_abgd, связывающими относит измене ние проводимости Ds/s₀ (s₀-проводимость в отсутствие деформаций) с тензором деформации u_gд или тензором упругого напряжения P_gd

Учитывая симметрию относительно перестановки индек сов s и u (Р), обычно используют матричные обозначения, вводя вместо двух пар индексов a, b и g, d соответственно два индекса n и т, пробегающие значения от 1 до 6 Тензорным обозначениям a, b или g, d равным 11, 22, 33, 23, 13, 12, соответствуют матричные обозначения т или n

кристаллах отличны от 0 три компоненты эластосопротив-тения т и пьезосопротивления p, связанные друг с другом соотношениями

где S_mn - компоненты тензора коэф упругости

В собств полупроводниках осн. механизмом, ответственным за Т. э , является изменение концентрации носителей заряда, вызываемое изменением ширины запрещенной зоны В примесных полупроводниках Т э обычно вызываются изменением спектра носителей заряда в результате расщепления вырожденной зоны при одноосных деформациях, изменяющих симметрию кристалла

В многодолинных полупроводниках вырождение снимается в результате смещения долин (изоэнергетич по верхностей - эллипсоидов) относительно друг друга при деформациях, нарушающих их эквивалентность Соответственно в n-Gе, где эллипсоиды в импульсном пространстве расположены на осях [111], большой является компонента т₄₄(p₄₄)·, в n S₁ они расположены на осях [100] и большая компонента m₁₁ - m₁₂ (p₁₁- p₁₂) Эти компоненты определяются значениями константы деформац потен циала

и соответственно равны [2, 3 ]

где k=m_|/m_|-коэф анизотропии подвижности носителей заряда для одного экстремума (долины) зоны (m_|-подвижность вдоль оси вращения эллипсоида, m_|-поперек)

В полупроводниках с вырожденными зонами типа p-Ge или p-Si Т. э. обусловлен расщеплением валентной зоны в точке p = 0 спектра дырок E(p)и изменением спектра вблизи экстремума. Большой Т;э. наблюдается при всех одноосных деформациях [3 ].

При больших деформациях, когда относит, смещение долин в многодолинных полупроводниках или расщепление вырожденной зоны в точке p = 0 становятся сравнимыми с kT, Т. э. становится нелинейным по деформации; при достаточно больших деформациях, когда все носители "пе-ретекают" в ниж. экстремумы, сопротивление практически "выходит на насыщение" (перестаёт меняться). При прыжковой проводимости большая величина Ds/s обусловлена изменением перекрытия волновых функций, вызываемым изменением спектра носителей заряда.

Литература по

Smith С. S., Piezoresistance in germanium and silicon, "Phys, Rev.", 1954, v. 94, p. 42; 2) Morin F. J., Geballe Т. Н., Herring C, Temperature dependence of the piezoresistance of high purity silicon and germanium, "Phys. Rev.", 1957, v. 105, p. 525: 3) Вир Г, Л., Пикус Г. Е., Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках, М., 1972; 4) Глаговский Б. А., Пивен И. Д. , Электротензометры сопротивления, 2 изд., Л., 1972; 5) Полякова А. Л., Физические принципы работы полупроводниковых датчиков механических величин, "Акуст. ж.", 1972, т. 18, в. 1, с. 1; 6) Най Дж., Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц, пер. с англ., 2 изд., М., 1967.

Г. Е, Пикус.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира