Techniklexikon

Piezowiderstand

Elektrischer Widerstand aus Halbleiterwerkstoff, der seinen Wert aufgrund des piezoresisti-ven Effekts f Effekt, piezoresistiver) in Abhängigkeit von der mechanischen Belastung ändert. Besonders geeignet für die Herstellung von P. ist monokristallines n-dotiertes Silicium, in das p-dotierte Widerstandsbahnen, die P., eindiffundiert (Diffusion) oder implantiert (Implantationsverfahren) sind. Wird eine dünne Siliciummembran, in die P. in geeigneter Weise integriert sind, mechanisch deformiert, überträgt sich diese Deformation als Dehnung auf die Widerstandsbahnen. Bei Polung in Durchlaßrichtung, plus an p+-Gebiet, minus an n+-Gebiet, werden sowohl Elektronen aus dem n +-Gebiet als auch Löcher aus dem p+-Gebiet in die i-Schicht injiziert; es entsteht eine hohe Leitfähigkeit. Die Dicke der i-Schicht wird so bemessen, daß die meisten Ladungsträger ohne Rekombination diese Schicht durchqueren können (einige Mikrometer bis einige hundert Mikrometer). Bei Polung in Sperrrichtung wird die gesamte i-Schicht an Ladungsträgern verarmt, so daß eine sehr breite Sperrschicht entsteht (pn-Übergang). Das bedeutet hohe mögliche Sperrspannungen (bis zu einigen tausend Volt). Deshalb werden die p. als Gleichrichterdioden für hohe Spannungen eingesetzt. Da im Durchlaßbereich eine hohe Leitfähigkeit und im Sperrbereich gute Sperreigenschaften vorhanden sind, kann man die p. auch als schnelle Schalter bis in den GHz-Bereich nutzen. Die hohe Leitfähigkeitsänderung bei geringer Änderung der Durchlaßspannung wird auch vorteilhaft zur Regelung von RF- und TV-Tunern genutzt. Ein weiterer Anwendungsfall der p. ist die pin-Fotodiode.