Ingezonden persbericht


Piëzo
24 september 2001 | 10.30 uur
Hr. F. Fruett | Mestre em Engenharia Eléctrica U-Estual de Campinas Brazilië Promotor | prof.dr.ir. A.H.M. van Roermond (fac. ITS) Toeg. prom. | dr.ir G.C.M. Meijer (UHD-fac. ITS)

The piezojunction effect in silicon, consequences and applications for integratedcircuits and sensors

In zijn proefschrift beschrijft Fruett een onderzoek naar het piëzojunctie-effect in silicium. Het doel van dit onderzoek is tweeledig: Ten eerste, om technieken te vinden, waarmee het effect van mechanische spanningen op de nauwkeurigheid en lange-termijn stabiliteit van veel analoge schakeling, zoals bandgapreferenties en monolithische temperatuursensoren, kan worden verminderd. Ten tweede, om het piëzojunctie-effect te benutten voor nieuwe mechanische sensoren. Het piëzojunctie-effect is het fenomeen dat een mechanische spanning een verandering van de verzadigingsstroom van een bipolaire transistor veroorzaakt. Dit is een gevolg van een verandering van de geleidbaarheid van de minderheidsladingsdragers. Het piëzojunctie-effect kan worden gemodelleerd met een polynomische benadering, gebruikmakend van een aantal experimenteel bepaalde constanten, die piëzojunctie-coëfficiënten worden genoemd. De grootte van de piëzojunctie-effect hangt af van de oriëntatie van de mechanische spanningen, de richting van de stroom ter opzichte van de as van het kristal. Uit de onderzoeksresultaten blijft, dat het piëzojunctie-effect nauwelijks afhangt van de stroomdichtheid; tenminste zolang de transistor niet in het high-levelgebied wordt gebruikt. Als gevolg daarvan is de PTAT spanning VPTAT veel minder afhankelijk van mechanische spanning dan de basisemitterspanning VBE. Het proefschrift van de Delftse promovendus laat zien hoe kennis op componentniveau kan worden gebruikt om de negatieve invloed van de piëzo-effecten op het gedrag van circuits te verminderen. Dit wordt gedemonstreerd voor een aantal belangrijke basisschakelingen, waaronder translineaire circuits, temperatuurtransducenten en bandgapreferenties. Er is een nieuw spanningsgevoelig sensorelement, gebaseerd op het gebruik van het piëzojunctie-effect, ontwerpen en vervaardigd. Dit element is gerealiseerd in standaard bipolaire technologie en bestaat uit een tweetal orthogonale L-PNP transistoren. Door gebruik te maken van een stroomspiegelconfiguratie wordt het temperatuurkruiseffect gereduceerd en het piëzojunctie-effect vergroot. Er is aangetoond dat de lineariteit, de gevoeligheid en de temperatuurcoëfficiënt van dit nieuwe element ongeveer gelijk zijn aan die van elementen gebaseerd op het piëzoweerstandseffect. De goed voorspelbare temperatuurafhankelijkheid van de basis-emitterspanning kan gebruikt worden om de temperatuurafhankelijkheid van de sensorgevoeligheid te compenseren. Een uiterst klein sensorelement kan worden gemaakt door de collector van een enkele laterale transistor te "splijten" in vier gelijke delen. Geconcludeerd wordt, dat het piëzojunction effect zich uitstekend leent voor de vervaardiging van miniatuursensoren met een laag vermogensverbruik voor het meten van mechanische spanningen.

Voor verder lezen:

* Frontiers in electronics from materials to systems ed. by Y.S. Park... , 2000

* Properties of crystalline silicon ed. by R. Hull, 1999

Zoekwoorden:

Deel: ' Promotie onderzoek naar piëzojuncite-effect in silicium '




Lees ook