Учебное пособие 800594

чтобы поддерживать стабильную скорость потока 50 ± 5 ⁄ . Откалиброванный электрохимический датчик оценивает последние 3 с выдоха, выражая результаты в ppb в диапазоне от 5 ppb до 300 ppb. Такие устройства предварительно откалиброваны и разработаны для обеспечения системы, не требующей обслуживания и калибровки, и используют датчик, который допускает от 100 до 300 измерений.

Оптические датчики, основанные на различных лазерных технологиях и методах обнаружения, были разработаны для обнаружения концентраций NO. Схематически эти датчики включают лазерный источник, который излучает свет для взаимодействия с молекулами газа, газовую ячейку, содержащую образец, который необходимо проанализировать, и наконец система обнаружения.

Основным ограничением лазерных датчиков NO является вмешательство в их спектральный диапазон со стороны нескольких других газов, таких как или паров . Следовательно, могут быть использованы только конкретные линии поглощения NO, требующие определенных датчиков, которые могут генерировать определенный спектральный состав света, чтобы быть примененными. Первыми используемыми датчиками, которые измеряли поглощение света, была настраиваемая диодная лазерная спектроскопия поглощения, которая могла одновременно обнаруживать CO и NO в дыхании при концентрации ppb. К сожалению, эти датчики требовали охлаждения до чрезвычайно низких температур, что запрещало их использование за пределами лабораторных условий. Кроме того, на источник повлияла спектральная деградация. Точно так же другой метод обнаружения, вращательная спектроскопия Фарадея (FRS), который измеряет изменение поляризации света, проходящего через образец, помещенный в магнитное поле, также требовал охлаждения до чрезвычайно низких температур. Хотя этот метод обнаружения был способен обнаруживать NO в анализе дыхания при очень низких концентрациях, его снова нельзя было использовать вне лаборатории. Значительное улучшение чувствительности метода FRS было достигнуто с введением системы FRS с гетеродинным усилением (без какого-либо криогенного охлаждения). Методы обнаружения гетеродина основаны на использовании локального генератора, сигнал которого комбинируется с обнаруженным светом. Разностный сигнал между гетеродином и обнаруженным светом используются для усиления интересующего сигнала, который затем может быть

40

восстановлен путем соответствующих расчетов. Это позволяет значительно повысить чувствительность по сравнению с прямым обнаружением. В отличие от многих спектроскопических систем, ограниченных лазерным шумом, влияющим на точность обнаружения, этот метод обеспечил значительное снижение шума благодаря использованию гетеродинного обнаружения сигнала FRS. Фактически, FRS с гетеродинным усилением смещает обнаружение сигнала FRS в радиочастотный диапазон, где относительная интенсивность шума лазерного источника значительно ниже [3].

Доступны различные технологии измерения выдыхаемого NO, и теперь доступно множество простых в использовании анализаторов NO. В настоящее время хемилюминесцентные приборы являются быстрыми, чувствительными и высокоселективными для измерений NO. Однако их стоимость, непереносимость и необходимость частой калибровки ограничивают их использование в условиях клинических исследований. Электрохимические устройства продемонстрировали хорошую корреляцию с высоким уровнем точности и клинически приемлемой воспроизводимостью до уровня «золотого стандарта» хемилюминесценции с преимуществами портативности и снижения цены.

Литература

1.Kharitonov S. Exhaled and nasal nitric oxide measurements: recommendations [Текст] / S Kharitonov, K Alving, PJ Barnes // The European Respiratory Society Task Force. Eur Respir J. - 1997. – Р. 1683 – 1693.

2.Harnan S.E. Measurement of exhaled nitric oxide concentration in asthma: a systematic review and economic evaluation of NIOX MINO, NIOX VERO and NObreath [Текст] / S.E. Harnan, P Tappenden, M Essat // Health Technol Assess. - 2015. – Р. 1 – 330.

3.Wang C Breath analysis using laser spectroscopic techniques: breath biomarkers, spectral fingerprints, and detection limits [Текст] / C. Wang, P. Sahay. - Sensors (Basel). - 2009. – Р. 8230 – 8262.

Воронежский государственный технический университет

41

УДК 621.3

Е.А. Жулькова

РАЗРАБОТКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ ДЛЯ ГАЗОАНАЛИЗАТОРА ОКИСИ АЗОТА

Работа посвящена разработке печатной платы для аналоговой части газоанализатора окиси азота. Печатная плата является главной составляющей любого электронного изделия.

Печатная плата (ПП) представляет собой пластину из диэлектрика, которая содержит электронные компоненты. Первая плата была изобретена Полом Эйслером в 1936 году. Хорошим примером ПП, встречающейся во всех компьютерах сегодня, является материнская плата. ПП чаще всего зеленого цвета от маски припоя, которая покрывает плату, однако может быть любого другого цвета, включая красный, синий и даже черный.

Существуют односторонние, двусторонние и многослойные ПП. В ПП могут использовать до 40 слоев, которые применимы для сложных функций, например в военной промышленности. Односторонние печатные платы содержат только один слой подложки. Такие платы просты в изготовлении и хорошо подходят для простых электрических схем. В двусторонних ПП медный материал находится на обеих сторонах. Компоненты на таких ПП соединяются между собой при помощи двух разных технологий: технология поверхностного монтажа и сквозных отверстий. Такие платы также имеют широкий спектр использования [1].

Для разработки ПП для начала необходимо выбрать программное обеспечение, в которой будет проектироваться плата. Существует множество специализированных программ автоматизированного проектирования, но наиболее популярные такие программы,

как P-CAD, OrCAD, Altium Designer, Proteus [2]. Для конструирова-

ния ПП для датчика окиси азота выбрана программа DipTrace, которая позволяет выполнить принципиальную электрическую схему, а также развести плату.

42

Первым шагом разработки ПП является разработка аналоговой части газоанализатора. Принципиальная электрическая схема приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема для аналоговой части газоанализатора окиси азота

На этом шаге необходимо провести выбор элементной базы. Тип и номинал выбранных компонентов представлен в таблице.

Выбор элементной базы

43

Далее принципиальная электрическая схема переносится из редактора Dip Trace Schematic Capture в редактор PCB Layout. Все элементы будут располагаться в хаотичном порядке, однако электрическая связь между ними сохраняется. Необходимо правильно упорядочить все компоненты, чтобы электрические связи не пересекались. Далее проводится разводка трассы. Это можно сделать при помощи автоматического трассировщика, который без ошибок разводит плату. На данном этапе плата получается двусторонней, что в дальнейшем усложняет технологический процесс непосредственного изготовления ПП. Готовая схема ПП приведена на рис. 2.

Рис. 2. Рисунок платы для датчика окиси азота

Литература

1.Ильин В.А. Технология изготовления печатных плат [Текст] / В.А. Ильин – Л.: Машиностроение, 1984. – 77 с.

2.Третьяков С.Д. Современные технологии производства радиоэлектронной аппаратуры: учебное пособие [Текст] / С.Д. Третьяков. – СПб: Университет ИТМО, 2016. – 55 с.

Воронежский государственный технический университет

44

УДК 621.372

Л.А. Плахотник

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ SMD-РЕЗИСТОРОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ РЕЗИСТИВНОГО СПЛАВА РС-3710

Работа посвящена исследованию параметров SMD-резисторов, изготовленных методом магнетронного напыления. Улучшение параметров резисторов достигается благодаря использованию резистивного сплава РС3710. Резисторы обладают заданным номиналом сопротивления, имеют максимальную рассеиваемую мощность 0,380 ± 0,002 Вт.

Резисторы на основе тонких пленок часто используются при производстве изделий микроэлектроники. Основное их применение

– навесные элементы в монолитных интегральных схемах, способные обеспечить высокое сопротивление в совокупности с радиационной стойкостью. Конструкция и материалы, используемые при вакуумном нанесении плёнки, позволяет получать резисторы с заданными электрическими параметрами, такие как сопротивление, номинальная мощность рассеивания, стабильность во времени [1].

Применение SMD-резисторов позволяет заметно уменьшать размеры готовых печатных плат, но низкая стабильность при высоких температурах делает их ненадежными [2]. Поэтому необходимо оптимизировать технологию создания SMD-резисторов так, чтобы линейные размеры уменьшались, а электрические параметры оставались неизменными или становились лучше.

Целью данной работы является исследование параметров SMD-резисторов на основе тонких резистивных плёнок сплава РС-3710, полученных методом магнетронного напыления на установке УВН-75 П-1.

Для формирования резистивного слоя SMD-резистора использовался резистивный сплав РС-3710, хром - никелевый - кремневый сплав (Cr – 37 %, Ni – 11 %, Si – 52 %)с сопротивлением плёнки на квадрат от 100 до 500 Ом, напыленный магнетронным

45

методом на установке УВН-75 П-1 на диэлектрических подложках из поликора. Режим напыления приведён в табл. 1.

После напыления был произведен контроль поверхностного сопротивления напылённых плёнок на установке ИУС-3. Все образцы имели сопротивление резистивного слоя в пределах

0,94 - 0,97 КОм/□.

Напыление проводящих слоёв проводилось на установке магнетронного напыления УВН-75 П-1 при режиме, который приведён в табл. 1. Для формирования металлизации были выбраны ванадий, медь и никель.

Затем проводят формирование рисунка путем фотолитографии и последовательного травления для формирования топологии слоёв SMD-резисторов (рисунок). Затем проводят предварительный замер поверхностного сопротивления и отправляют на резку. Резку осуществляют в установке ленточного типа. Полученные резисторы отправляют на замер поверхностного сопротивления и последующей подгонки путем травления до требуемого номинала.

46

УДК 621.372

А.В. Буданов, Ю.Н. Власов, Г.И. Котов, Ю.В. Сыноров, Е.В. Руднев*

ФОРМИРОВАНИЕ ПЛЕНОК СОЕДИНЕНИЯ Cu2SnS3 ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСТРОЙСТВАХ ФОТОВОЛЬТАИКИ

В работе приведены результаты исследования условий формирования однородных по фазовому составу пленок тройного соединения Cu2SnS3, которое актуально для применения в качестве фотоактивного слоя в устройствах фотоэлектропреобразователей.

Тонкие пленки прямозонного полупроводникового соединения Cu2SnS3 (CTS) p-типа проводимости перспективны с точки зрения использования их в качестве светопоглощающего слоя в устройствах тонкопленочных солнечных элементов (СЭ) [1]. На основе соединений халькопиритов в тонколеночной технологии СЭ удается достичь КПД по мощности в 23 %, однако себестоимость таких СЭ слишком высока за счёт использования редкоземельных элементов In и Ga. Вместе с тем, замена этих элементов на более распространённые и недорогие Zn и Sn, переход к тонкоплёночной технологии кестеритов, не позволяет изготовить СЭ с КПД выше 13 % из-за дефектности структуры активного слоя. Поэтому было предложено исследовать более простую трехкомпонентную систему медь-олово- сера. В работе [2] авторы на основе теоретических изысканий было показано, что с точки зрения зонной структуры и вероятности образования собственных точечных дефектов наиболее оптимальными свойствами для СЭ может обладать соединение CTS. В природе это вещество встречается в виде минерала называемого Мохит, которое имеет кристаллическую структуру, подобную структуре цинковой обманки ZnS. При этом, параметры кристаллической решётки Cu2SnS3 и ZnS отличаются не более, чем на 0,6 % [3], что на наш взгляд открывает возможность создания согласованного по параметру решётки гетероперехода с малым числом дефектов на границе раздела p-Cu2SnS3/n-ZnS. Вместе с тем, соединение Cu2SnS3 может

49