Міністерство освіти і науки України

НУ "Львівська політехніка"

ІТРЕ

Кафедра напівпровідникової електроніки

Курсова робота

з курсу : “Сенсори та фотоелектричні перетворювачі в біоелектроніці”

На тему: “Сенсори температури та деформації”

виконала: ст.гр.ФБЕ-5

Клим Галина

прийняв:

Губа С.К.

Львів-2003

ЗМІСТ

Вступ

1. Основні напрямки практичного використання Si, Si-Gе

   1. Розробка сенсорів та їх характеристики

   2. Терморезистиіші вимірювальні перетворювачі

2. Сенсори температури з HK

2.1 Сучасний стан напівпровідникової термометрії

2.2 Мініатюрні широкодіапазонні термометри опору на основі HK GaAs

2.3 Модифікації термометрів: ТОАГН-1, ТОАГЯ-2,ТОАГН-3

2.4 Вплив термообробки на властивості термочутливих елементів з n-GaAs і спосіб виготовлення термометрів опору

2.5 Високочутливий сенсор температури

2.6 Термометр опору із HK GaP

2.7 Термометр опору із HK GaAsP

2.8 Сенсор температури (НК n-Ge)

изькотемпературний термометр (НК Te-Se)

3.Сенсори деформації

3.1 Сенсор деформації на основі кристала n-GaAs

3.2 Метод вимірювання деформації (фототензорезистор)

3.3 Напівпровідниковий тензорезистор (НК Te)

3.4 Тензорезистор з точковим контактом (Te-Au)

3.5 Сенсор гідростатичного тиску (НК Te)

3.6 Напівпровідниковий тензодавач на основі гетероструктури (Te-GaAs)

3.7 Сенсор для одночасного вимірювання деформації і температури

3.8 Багатофункціональний сенсор

4. Розрахункова частина

4.1 Розрахунок основних параметрів терморезисторів на основі НК

5. Висновок

Література

ВСТУП

В сучасній техніці велику роль відіграють вимірювальні перетворювачі або сенсори, які є необхідними елементами автоматичних систем, систем збирання і обробки інформації, моніторингу. Приладобудування розвивається в напрямку мініатюризації сенсорів. Говорять про виникнення нової галузі - сенсоелектроніки. Сенсори, в порівнянні з традиційними вимірювальними перетворювачами, мають вищі метрологічні та експлуатаційні характеристики і значно дешевші. Щорічний приріст світового обсягу виробництва сенсорів складає 20 % при відсутності насичення ринку збуту. Найбільший приріст виробництва сенсорів очікується на давачі для автомобілів. У машинах останнього покоління передбачається застосування 50-100 сенсорів. Крім того, високоточні прилади потрібні для таких галузей, як медицина, енергетика, кріогеніка, для систем контролю технологічних процесів, наукових досліджень і т.п. Створення нових засобів вимірювальної техніки, конкурентноздатної на світовому ринку, можливе за умови випереджуючого розвитку технологічних, дослідно-конструкторських робіт в галузі сенсорики. В перспективі - розроблення нових класів сенсорів, наприклад, хімічних, біологічних, створення інтегральних давачів (які містять як чутливий елемент, так і схему обробки сигналу), багатоелементних і багатофункціональних. Передбачається створення нових типів сенсорів, які працюють за новими принципами і технологіями (з використанням скла, кераміки, надпровідників і т.д.). Технологічні процеси повинні забезпечувати як високі експлуатаційні характеристики давачів, так і мінімальні енергетичні і матеріальні затрати. Складність проблеми полягає в тому, що одних сенсорів потрібні одиниці, а інших – мільйони. Існують проблеми, пов'язані з налагоджуванням багатосерійного виробництва. Сучасні давачі високого класу дорогі (до 500 $), а чутливі елементи є досить складними структурами. Дані завдання частково вирішуються за допомогою ниткоподібних кристалів (HK).

В даний час мова йде не тільки про вдосконалення відомих типів сенсорів (підвищення чутливості, розширення температурного діапазону), а і про пошук нових принципів їх побудови: фізичних, технологічних, конструкційних.

Найбільш простий і дешевий – ампульний метод одержання HK. Основний його недолік - недостатнє керування процесами росту. Тому перед дослідниками стоїть завдання виділення головних технологічних параметрів та систем, які дозволили б зробити процес більш керованим, оптимізувати технологію шляхом моделювання процесів.

Переваги ампульного методу, крім простоти, полягають у можливості здійснення, одночасно з вирощуванням, легування HK, в тому числі складного, керування геометрією і електричними параметрами HK. З однієї партії (ампули) можна одержати до 1000 чутливих елементів, що не потребують додаткової обробки. За нашими даними, вартість одного сенсора (температури, тиску) не повинна перевищувати 2 $. Технологічна база лабораторії дозволяє після випуску дослідної партії давачів (до 200 шт. в рік) збільшити їх випуск до 3000 шт. в рік без суттєвих капіталовкладень. Провадяться роботи в напрямку створення інформаційно-вимірювальних систем, а також метрологічної атестації давачів (сенсорів).