Prezentacja programu PowerPoint

1
Mikrosensory pólprzewodnikowe

• dr hab. inz. Katarzyna Zakrzewska, prof. AGH
• Katedra Elektroniki,
• C-1, p.317, tel. [phone], tel. kom. 601 51
  33 35
• zak_at_agh.edu.pl

2
Organizacja zajec

• Wyklad 30 h, Laboratorium 30 h
• Prowadzacy laboratorium
• mgr inz. Zbigniew Sobków
• W laboratorium spotkamy
• dr Marie Lubecka
• dr Adama Czaple
• i dr Adrzeja Brudnika

3
Warunki zaliczenia wykladu

• Obecnosc na wykladzie obowiazkowa
• Dopuszczalna jest 1 nieobecnosc
  nieusprawiedliwiona, powyzej 50 nb nawet
  usprawiedliwionych przedmiot nie bedzie zaliczony
• Przedstawienie prezentacji wlasnej wybranego
  tematu w ustalonym terminie

4
Tematy wykladów

• Wprowadzenie do zagadnien mikrosensorów
  pólprzewodnikowych
• Sensory (bio)chemiczne
• Sensory temperatury
• Sensory wielkosci mechanicznych
• Sensory cisnienia przeplywu
• Sensory optyczne
• Sensory promieniowania i detektory czastek
• Sensory magnetyczne

5
Tematy prezentacji studenckich

1. Sieci sensorowe
2. Elektroniczny nos
3. Sensory a zmieniajacy sie klimat naszej planety
4. Sensory w walce z terroryzmem
5. Dowolny (zaproponowany i uzgodniony z wykladowca)
   temat zwiazany z wykladem

6
Organizacja zajec laboratorium

• Przykladowy temat Automatyzacja stanowiska do
  badania dynamicznych odpowiedzi czujników
  gazowych
• Wykonanie indywidualna praca przy konsultacji z
  opiekunem
• Wazne terminy
• pokaz stanowiska pomiarowego pazdziernik 2010
• obowiazkowy punkt kontrolny koniec listopada
  2010
• zakonczenie zadania i pokaz dzialajacej
  aplikacji styczen 2011

7
Przebieg pracy laboratoryjnej

1. Uczestnictwo w pokazie stanowiska pomiarowego
   (obowiazkowe)
2. Konsultacje z opiekunami, ustalenie zakresu i
   sposobu dzialania
3. Dodatkowe, przynajmniej jedno spotkanie w
   laboratorium (inicjatywa wychodzi od studenta)
4. Obowiazkowy punkt kontrolny w listopadzie
5. Rozliczenie zadania (dokumentacja i pokaz
   dzialajacej aplikacji)

8
Laboratorium sensorów gazu, C-1, p.312
9
Stanowisko do badania dynamicznych odpowiedzi
sensorów gazu
1- Komora do badan oddzialywan gazu z sensorem
2- Uklad dozowania gazów 3 Uklad pomiarowy i
akwizycji danych
5
10
Zasada dzialania nosa elektronicznego
11
Elektroniczny nos
TRAINING MODE
Results matrix
Alpha MOS software
REFERENCE STANDARD SET
MODEL
PREDICTIVE MODE
Fingerprint Comparison
On line Identification
4
IDENTIFICATION OF GROUPS QUALITATIVE /
QUANTITATIVE

12
Aby zaliczyc przedmiot nalezy

• Zaliczyc pozytywnie laboratorium
• Zaliczyc wyklad

• Ocena koncowa zalezy od
• Oceny z raportu
• Oceny w przedstawionej prezentacji
• Frekwencji na wykladzie

13
Definicje

• Sensorem nazywamy urzadzenie, które reaguje
  (odpowiada) na fizyczny lub chemiczny czynnik
  stymulujacy (taki jak cieplo, swiatlo, dzwiek,
  cisnienie, pole magnetyczne) i przekazuje
  wynikajacy z tego oddzialywania sygnal. Sygnal
  ten moze byc zmierzony lub uzyty do sterowania.
  Sensor odbiera sygnal wejsciowy i zamienia go na
  sygnal wyjsciowy, przetwarza jeden rodzaj energii
  w druga.

14
Transducer (latin transducere to lead across,
polski przetwornik) urzadzenie, które przekazuje
energie z jednego ukladu do drugiego w tej samej
lub innej formie
wielkosc posrednia
Urzadzenie podstawowe
sygnal elektryczny lub optyczny
Sposób pomiaru ?i amperometryczny,
?V-potencjometryczny, ?f zmiana czestotliwosci
(SAW), ?f przesuniecie fazowe
15
Sensor chemiczny - schemat
Analizowana próbka
Sygnal wyjsciowy np. napiecie
Chemicznie czula warstwa
W przetworniku np. zmiana pojemnosci, rezystancji
16
Rezystancyjny pólprzewodnikowy sensor gazu MOS
metal oxide semiconductor
Tlenki metali czule chemicznie SnO2, ZnO, TiO2
17
Odpowiedz sensora
18
Mikrosensory pólprzewodnikowe co to znaczy?

• Mikrosensory pólprzewodnikowe to urzadzenia
  pólprzewodnikowe, w których oddzialywania
  prowadzace do detekcji sygnalu zachodza w
  materiale pólprzewodnikowym.
• Krzem (Si) jest najwazniejszym pólprzewodnikiem.
• Istnieja dwa rodzaje mikrosensorów w
  pólprzewodniku i na pólprzewodniku

19

• Mikrosensor ma przynajmniej jeden wymiar
• fizyczny na poziomie submilimetrowym

20

• Technologia mikrosensorów jest typowa dla IC
• (CMOS) i technologia mikromechaniczna (MST, MEMS)

Clean room
Plytka Si z sensorami
21
Historia mikroelektroniki
1948 pierwszy tranzystor 1958 pierwszy obwód
scalony IC
22
Prawo Moorea Podwojenie liczby tranzystorów na
IC co 18 miesiecy
23
Rewolucja informacyjna

• If this current rate of progress is maintained
  it would be possible to buy for 1000 a memory
  chip that has the same capacity as a human brain
  by 2030 and a memory chip that has the same brain
  capacity as everyone in the whole world combined
  by 2075

24
Dzisiaj
Nanotechnology
Micro-optics (Optoelectronics)
Microsensors
Micromachines MEMS
Biotechnology
25
TiO2 nanorurki jako sensory gazu
Hydrogen sensing using titania nanotubes Oomman
K. Varghese, Dawei Gong, Maggie Paulose, Keat G.
Ong, Craig A. Grimes The Pennsylvania State
University,
Sensors and Actuators B 93 (2003) 338344
26
Rodzaje sensorów rodzaje sygnalów
27
Klasyfikacja wg Whitea
R. M. White, A sensor classification scheme, IEEE
Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr.,
UFFC-34, 124 (1987)

• Wielkosc mierzona
• Akustyczna (amplituda fali, faza, polaryzacja,
  widmo, predkosc)
• Biologiczna (biomasa elementy, koncentracje,
  stany)
• Chemiczna (zwiazki elementy, koncentracje,
  stany)
• Elektryczna (ladunek, natezenie pradu, potencjal,
  napiecie, pole elektryczne, przewodnictwo,
  przenikalnosc)

28

• Magnetyczna (pole magnetyczne jego amplituda,
  faza, polaryzacja, strumien magnetyczny,
  przenikalnosc magn.)
• Mechaniczna (polozenie liniowe lub katowe,
  predkosc, przyspieszenie, sila, naprezenie,
  cisnienie, odksztalcenie, masa, gestosc, moment
  sily, przeplyw, szybkosc transportu masy,
  nierównosci powierzchni, orientacja, sztywnosc,
  lepkosc)
• Optyczna (amplituda fali, faza, polaryzacja,
  widmo, predkosc)
• Radiacyjna (rodzaj, energia, natezenie)
• Termiczna (temperatura, strumien ciepla, cieplo
  wlasciwe, przewodnictwo termiczne)

29
Rynek sensorów w UK
30
Literatura

• S.M.Sze, Semiconductor Sensors, John Wiley
  Sons, Inc., 1994
• J.W. Gardner, V.K. Varadan, O.O. Awadelkarim,
  Microsensors, MEMS and Smart Devices, John Wiley
  Sons, LTD, 2001
• W. Göpel, J. Hesse, J.N. Zemel, Sensors A
  Comprehensive Survey, VCH Verlagsgesellschaft
  mbH, 1989
• M. Gad-el-Hak, MEMS-Applications, CRC,
  TaylorFrancis, 2006
• Y.B. Gianchandano, O.Tabata, H. Zappe,
  Comprehensive Microsystems, Elsevier, 2008