10.2.    Тензодиоды

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.