Тензодиод – это полупроводниковый прибор с р-п-переходом, предназначенный для преобразования механических деформаций в электрические величины.
При механической деформации высота потенциального барьера p—n-перехода изменяется вследствие изменения ширины запрещенной зоны. Пластическая деформация кристалла ведет к возникновению дислокаций, являющихся центрами генерации – рекомбинации.
В качестве тензодиодов можно использовать универсальные диоды. Изменение деформации в определенных пределах вызывает перемещение дислокаций. Их плотность и концентрация центров генерации в окрестности p—n-перехода изменяюся. Для обратных напряжений, больших , ток генерации-екомбинации пропорционален плотности рекомбинационных центров в обедненной области и корню квадратному из приложенного напряжения.
Недостатком таких тензодиодов является сильная зависимость тензочувствительности и сопротивления от температуры, а также трудность многократного измерения деформаций вследствие накопления дислокаций.
Этих недостатков нет у туннельных тензодиодов. Крутизна ВАХ туннельного диода на отдельных участках сильно зависит от деформации, что связано с изменением ширины запрещенной зоны. Значения измеряемых давлений и чувствительность к давлению регулируются путем изменения шунтирующего сопротивления. В результате,коэффициент чувствительности может быть повышен на два порядка, но при некотором ухудшении линейности и температурной стабильности.
Рассмотрим универсальный тензодиод (рис. 10.3, а). На поверхности подложки n-типа выращивается окисный слой, часть которого стравливается, и на поверхности пластины остаются многочисленные островки SiO2. Затем проводится глубокая диффузия примесей. Полученная таким образом p-область состоит из узких пересекающихся каналов, обеспечивающих структуру сетки. Основное преимущество данной конструкции тензодиода – высокая чувствительность, которая не зависит от положения острия, вызывающего деформацию на поверхности структуры.
На рис. 10.3, б приведены ВАХ тензодиода. Основным параметром тензодиода является механическая сила, приложенная к диоду.
Тензодиоды используют для измерения малых давлений, в качестве гидрофонов, сейсмографов.