Надежность автомобильных электронных компонентов…
5
Произвольная деформация приводит к смещению и расщеплению
зоны, которые можно рассчитать по формуле
v
E a
.
(7)
Параметр
а
для кремния равен
6,33 эВ
[8, 9].
Расчеты показали, что величина смещения валентной зоны для
рассматриваемых кремниевых структур датчиков
3
6, 5 10 эВ
.
Основополагающим параметром для всех полупроводниковых
материалов является
ширина запрещенной зоны
. Под действием де-
формации ширина запрещенной зоны также претерпевает изменения.
Это обусловлено смещением дна зоны проводимости и потолка ва-
лентной зоны под действием деформации. Расщепление краев зоны
проводимости и валентной зоны приводит к тому, что носители тока
перераспределяются между экстремумами: электроны переходят в те
минимумы, которые оказываются нижними, а верхние минимумы
обедняются, дырки переходят в ту зону, которая оказывается выше.
В проводимости участвуют только те электроны, которые находятся
в самом нижнем экстремуме, и те дырки, которые находятся в верх-
ней зоне. В этом случае изменение ширины запрещенной зоны
g
Е
можно представить так:
g
c
v
Е E E
,
(8)
где
c
E
изменение уровня дна зоны проводимости;
v
E
изме-
нение уровня потолка зоны проводимости.
Для исследуемой кремниевой структуры расчетное значение
3
6 10 эВ
g
Е
. Следует отметить, что любой вид напряженного
состояния кремния приводит к уменьшению ширины запрещенной
зоны.
Для указанного изменения ширины запрещенной зоны эффекты в
полупроводнике в основном связаны с изменением эффективной
массы, времени жизни и подвижности носителей тока.
Подвижность носителя тока можно представить как
/
е m
,
(9)
где
время релаксации;
e
заряд электрона;
m
– эффективная
масса носителя тока.
Поскольку считается, что время релаксации зависит от наличия в
материале механических напряжений, то изменение подвижности
обычно связывают с изменением массы носителя тока. Для нахождения
изменения массы носителей в деформированной структуре следует учи-
