压阻效应

在金屬感知器中的壓阻效應，純粹是由於施加於其上的機械應力所產生感知器的幾何形狀改變所造成的，從這個幾何上的壓阻效應而衍生出程度因子(gauge factors) (Window 1992)：

${\displaystyle {\boldsymbol {K}}=1+2\nu }$

其中 ${\displaystyle {\boldsymbol {\nu }}}$ 代表與材料相關的泊松比。

儘管這個數值相對於其它材料的壓阻效應來說是相當小，金屬壓阻器（即張力計）成功地在廣泛應用領域中被使用著 (Window 1992))。

半導體材料中的壓阻效應遠大於金屬在幾何上的壓阻效應，在鍺、多晶矽、非晶矽、碳化矽及單晶矽中都可發現壓阻效應的存在。

矽的電阻變化不單是來自與應力有關的幾何形變，而且也來自材料本身與應力相關的電阻，這使得其程度因子大於金屬數百倍之多 (Smith 1954)。N型矽的電阻變化主要是由於其三個導帶谷對的位移所造成不同遷移率的導帶谷間的載子重新分佈，進而使得電子在不同流動方向上的遷移率發生改變。其次是由於來自與導帶谷形狀的改變相關的等效質量(effective mass)的變化。在P型矽中，此現象變得更複雜，而且也導致等效質量改變及電洞轉換。

壓電阻器最基本壓阻性元件，以壓阻性材料製作而成的電阻，通常用於機械性應力的量測。

許多不同種類的壓阻性材料都可用來製作壓電阻，最簡單形式的矽壓阻感知器是擴散電阻。此壓電阻是以擴散的方式在P型(N型)的矽基板上製作具有兩個接點的N型(P型)井所組成，由於這些元件的面電阻約在數百歐姆的範圍，為了便於歐姆接觸的製作，還必須在接點位置上額外擴散P+(N+)雜質於P型(N型)井中。

對於在百萬帕斯卡(MPa)等級的應力，應力與電阻上所產生的電壓降Vr的關係可視為線性，如上圖所示，在與X軸方向上的壓電阻上的電壓可以下面的數學式來描述：

${\displaystyle \ V_{r}=R_{0}I[1+\pi _{L}\sigma _{xx}+\pi _{T}(\sigma _{yy}+\sigma _{zz})]}$

其中${\displaystyle R_{0}}$、 I、${\displaystyle \pi _{T}}$、${\displaystyle \pi _{L}}$ 以及 ${\displaystyle \sigma _{ij}}$ 分別為無應力下的電阻、外加電流、橫向壓阻係數、縱向壓阻係數以及x,y,z三個方向上的張力分量。

壓電係數會隨著該感知器相對於晶軸方向以及雜質摻雜濃度分布而有很大的差異。儘管此種簡單的電阻具有相當大的應力感度，在應用上還是會採用較複雜的組態，以消除對某些雜訊干擾的敏感度及其它缺點。壓電阻應用在與過小應力相關的信號振幅變化時，具有對溫度變化相當敏感的缺點。

矽的壓阻效應被應用在壓電阻器、惠斯登橋、X-Ducers、piezo-FETS、固態加速規以及雙極性電晶體等元件上。