اثر پیزومقاومتی تغییر مقاومت الکتریکی یک نیمه هادی یا فلز است هنگامی که کرنش مکانیکی اعمال می شود. در مقایسه با اثر پیزوالکتریک، اثر پیزومقاومتی باعث تغییر در مقاومت الکتریکی، و نه پتانسیل الکتریکی می شود.
تغییر مقاومت الکتریکی در ابزار فلزی به دلیل اعمال بار مکانیکی، برای اولین بار در سال ۱۸۵۶ توسط لرد کلوین کشف شد. با تبدیل شدن سیلیکون تک کریستال به مواد انتخابی برای طراحی مدارهای آنالوگ و دیجیتال، اثر پیزومقاومتی سیلیکون و ژرمانیم برای اولین بار در سال ۱۹۵۴ توسط اسمیت کشف شد.
در مواد رسانا و نیمه رسانا، تغییرات فواصل درون اتمی ناشی از کرنش، باند گپ را تحت تأثیر قرار می دهد و حرکت الکترون ها را در باند هدایت آسان تر ( یا سخت تر بسته به نوع ماده و کرنش ) می سازد. این امر به تغییر در مقاومت ماده منتهی می شود. در محدوده خاصی از فشار این رابطه خطی است، به طوری که ضریب پیزومقاومتی
که در آن
ثابت است.
معمولاً تغییر مقاومت در فلزات عمدتاً به دلیل تغییر هندسه ناشی از اعمال تنش مکانیکی است. با این حال، در این موارد اگرچه اثر پیزومقاومتی کوچک است، اغلب قابل اغماض نیست. در این موارد می توان آن را محاسبه و با استفاده از معادله مقاومت مشتق شده از قانون اهم بدست آورد:
برخی از فلزات اثر پیزومقاومتی بسیار بزرگتر از تغییر مقاومت به دلیل تغییر هندسه نشان می دهند. برای مثال در آلیاژهای پلاتین، اثر پیزومقاومت بیش از سه برابر بزرگتر از به علت اثرات هندسی تنها است. پیزومقاومت نیکل خالص تا 13 برابر بزرگتر از تغییر مقاومت برحسب هندسه است.
اثر پیزومقاومتی مواد نیمه رسانا می تواند چندین برابر مقدار بزرگتر از اثر هندسی باشد و در موادی مانند ژرمانیوم، سیلیکون پلی کریستال، سیلیکون بی ریخت، کاربید سیلیکون و سیلیکون تک کریستال این گونه است. از این رو، کرنش سنج های نیمه هادی با ضریب حساسیت بسیار بالا ساخته می شود. برای اندازه گیریهای دقیق، کار با آنها به نسبت کرنش سنج های فلزی دشوارتر است، چون به طور کلی، کرنش سنج های نیمه رسانا به شرایط محیطی بسیار حساسند ( بویژه دما ) .
در سیلیکون، عامل گیج می تواند دو برابر بزرگتر از مقدار مشاهده شده در اکثر فلزات ( اسمیت ۱۹۵۴ ) باشد. مقاومت سیلیکون رسانا نوع n عمدتاً به دلیل تغییر در سه جفت دره هادی مختلف تغییر می کند. این تغییر باعث توزیع مجدد حامل بین دره های مختلف با تحرک پذیری های مختلف می شود. این امر منجر به تغییر تحرک پذیری بسته به جهت شار جریان می شود. اثر جزئی بخاطر تغییر جرم مؤثر مربوط به تغییر شکل دره ها است. در سیلیکون رسانا نوع p، پدیده ها پیچیده تر هستند و در نتیجه تغییرات جرمی و انتقال حفره ها وجود خواهند داشت.
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفتغییر مقاومت الکتریکی در ابزار فلزی به دلیل اعمال بار مکانیکی، برای اولین بار در سال ۱۸۵۶ توسط لرد کلوین کشف شد. با تبدیل شدن سیلیکون تک کریستال به مواد انتخابی برای طراحی مدارهای آنالوگ و دیجیتال، اثر پیزومقاومتی سیلیکون و ژرمانیم برای اولین بار در سال ۱۹۵۴ توسط اسمیت کشف شد.
در مواد رسانا و نیمه رسانا، تغییرات فواصل درون اتمی ناشی از کرنش، باند گپ را تحت تأثیر قرار می دهد و حرکت الکترون ها را در باند هدایت آسان تر ( یا سخت تر بسته به نوع ماده و کرنش ) می سازد. این امر به تغییر در مقاومت ماده منتهی می شود. در محدوده خاصی از فشار این رابطه خطی است، به طوری که ضریب پیزومقاومتی
که در آن
ثابت است.
معمولاً تغییر مقاومت در فلزات عمدتاً به دلیل تغییر هندسه ناشی از اعمال تنش مکانیکی است. با این حال، در این موارد اگرچه اثر پیزومقاومتی کوچک است، اغلب قابل اغماض نیست. در این موارد می توان آن را محاسبه و با استفاده از معادله مقاومت مشتق شده از قانون اهم بدست آورد:
برخی از فلزات اثر پیزومقاومتی بسیار بزرگتر از تغییر مقاومت به دلیل تغییر هندسه نشان می دهند. برای مثال در آلیاژهای پلاتین، اثر پیزومقاومت بیش از سه برابر بزرگتر از به علت اثرات هندسی تنها است. پیزومقاومت نیکل خالص تا 13 برابر بزرگتر از تغییر مقاومت برحسب هندسه است.
اثر پیزومقاومتی مواد نیمه رسانا می تواند چندین برابر مقدار بزرگتر از اثر هندسی باشد و در موادی مانند ژرمانیوم، سیلیکون پلی کریستال، سیلیکون بی ریخت، کاربید سیلیکون و سیلیکون تک کریستال این گونه است. از این رو، کرنش سنج های نیمه هادی با ضریب حساسیت بسیار بالا ساخته می شود. برای اندازه گیریهای دقیق، کار با آنها به نسبت کرنش سنج های فلزی دشوارتر است، چون به طور کلی، کرنش سنج های نیمه رسانا به شرایط محیطی بسیار حساسند ( بویژه دما ) .
در سیلیکون، عامل گیج می تواند دو برابر بزرگتر از مقدار مشاهده شده در اکثر فلزات ( اسمیت ۱۹۵۴ ) باشد. مقاومت سیلیکون رسانا نوع n عمدتاً به دلیل تغییر در سه جفت دره هادی مختلف تغییر می کند. این تغییر باعث توزیع مجدد حامل بین دره های مختلف با تحرک پذیری های مختلف می شود. این امر منجر به تغییر تحرک پذیری بسته به جهت شار جریان می شود. اثر جزئی بخاطر تغییر جرم مؤثر مربوط به تغییر شکل دره ها است. در سیلیکون رسانا نوع p، پدیده ها پیچیده تر هستند و در نتیجه تغییرات جرمی و انتقال حفره ها وجود خواهند داشت.
wiki: اثر پیزومقاومتی