擴散型單晶矽

擴散型單晶矽是在單晶矽中， 用擴散工藝摻入一定量的雜質，以改變其電學性質和電阻率數值。改變單晶矽導電類型的雜質，一類是磷、砷、銻， 摻雜後使單晶矽呈現電子型導電(N)型， 另一類是硼、鋁、鎵，攙雜後使單晶矽呈現空穴型導電(P)型。摻入雜質的數量多少與單晶矽電阻率的高低有直接關係。

基本介紹

• 中文名：擴散型單晶矽
• 原料：單晶矽
• 性質：半導體材料
• 工藝：擴散工藝

名詞解釋

單晶矽是一種重要的半導體材料， 它是由多晶矽拉制而成的，過去多用來做電晶體、整流器及太陽能電池等。

隨著電子技術的進步， 近些年來， 國內外已研製成功壓阻應變元件——擴散型單晶矽，並獲得套用。

根據下式可以求出所需要的電阻率：

擴散型單晶矽是壓阻式的應變元件，也可以說是一種固體矽電阻器， 其電阻變化與所承受的機械應力成正比， 將它與懸臂樑機械地聯在一起並形成惠斯登電橋，可產生同振動運動成正比的電信號。這一性能的取得給科學技術某些領域創造了新的套用條件。

套用

日前已套用於工業和航空航天的壓力測量， 衝擊波和爆炸試驗，以及液壓和氣壓測量系統等領域。

在通信線路的氣壓遙測系統中， 利用它作壓力感測器中的氣——電轉換彈性敏感元件，以取代過去的波紋管、半導體應變片等敏感元件。它具有精度高、線性好和體積小等優點，並且有寬廣的動態範圍，足目前較為理想的氣——電轉換元件。

組成

擴散型單晶矽一般由N型單品矽膜片及P型單晶矽應變敏感層組成。壓力感測器用它來完成氣——電轉換是在一塊圓形膜片上，利用積體電路的工藝方法設定一個阻值相等曲電阻構成平衡電橋。膜片的四周用一圓環（矽杯)固定。膜片兩邊有兩個壓力腔， 一個是和電纜相連線的高壓腔： 另一個是和大氣相通的低壓腔(其結構見附圖)。當膜片兩邊存在壓力差時， 膜片上各點存在應力， 4個電阻在應力作用下阻值發生變化，電橋便失擊平衡輸出相應的電壓，此電壓和膜片兩邊的壓力差成正比這樣， 膜片所受壓力差的大小 通過不平衡電橋就直接反殃出相應的輸出電壓，減免了過去壓力感測器中氣——電轉換所用的連動機構。採用擴散矽元件，不但縮小了壓力感測器的體積，而且感測性能也穩定多了。

發展

目前有的國家生產的擴散矽膜壓力感測器， 採用擴散法在矽膜中製成四個工作橋臂的惠斯登電橋，使用各向異性的腐蝕技術使應力集中到測量區域，而別處仍然保持低應力水平。在相同的振動頻率下，選種壓力感測器具右更高的靈敏度和極好的線性度，甚至在三倍於全量程的壓力下，性能仍保持不變。