NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ CẢM BIẾN ĐO ĐỘ DÀY MÀNG MỎNG

0 Người đánh giá. Xếp hạng trung bình 0

Tác giả: Đắc Hải Nguyễn

Ngôn ngữ: vie

Ký hiệu phân loại:

Thông tin xuất bản: Tạp chí Khoa học & Công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2023

Mô tả vật lý: tr.34

Bộ sưu tập: Báo, Tạp chí

ID: 341307

Thêm vào giỏ Liên kết toàn văn

Bài báo này trình bày nghiên cứu, thiết kế cảm biến đồng phẳng kiểu điện dung đo ước lượng độ dày màng mỏng ứng dụng trong công nghiệp. Cấu trúc cảm biến bao gồm 2 điện cực phẳng, mỏng hình chữ nhật có kích thước nhỏ cỡ milimet được gắn ở các vị trí cố định trên đế mạch in (PCB) phẳng, trong đó có một điện cực đóng vai trò điện cực phát và điện cực còn lại được đặt song song trên cùng mặt phẳng đóng vai trò điện cực thu. Cảm biến được đặt áp sát vào màng mỏng không dẫn điện để đo độ dày. Cảm biến được đề xuất có thể đo được độ dày màng mỏng từ 10µm đến 50µm. Khi cảm biến được đặt áp sát vào màng mỏng, màng mỏng sẽ làm thay đổi điện môi trong cảm biến kiểu tụ, từ đó làm thay đổi giá trị điện dung của tụ điện, điều này giúp ta xác định được độ dày của màng mỏng đó. Hoạt động của cảm biến được khảo sát bởi phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) sử dụng phần mềm mô phỏng Ansoft Maxwell. Kết quả mô phỏng thể hiện sự thay đổi điện dung khi có sự xuất hiện và thay đổi độ dày của màng mỏng. Dựa trên kết quả mô phỏng này, kích thước của các điện cực và khoảng cách đặt của màng mỏng đến điện cực của cảm biến đã được tìm ra để thiết kế cảm biến với độ nhạy cần thiết. Trong nghiên cứu này đã tìm ra kích thước của cảm biến với các tham số: độ rộng của bản cực tụ (a = 5mm), độ dày bản cực tụ (h = 0,2 mm), khoảng cách khe tụ (d = 0,1mm) và độ dày lớp phủ cực tụ (t = 0,01mm). Cảm biến có thể được ứng dụng trong công nghệ đo kiểm, sản xuất điện trở và tụ điện màng mỏng, bán dẫn màng mỏng, áp điện màng mỏng, màng mỏng oxit và trong một số ứng dụng tương tự khác.This paper presents research, design of capacitive coplanar sensors for measuring thin film thicknesses applied in industry. The sensor structure consists of two flat, thin rectangular electrodes of mili-meter size mounted in fixed positions on a printed circuit board base, one of which acts as the emitter and the other electrode is placed parallel on the same plane as the receiver electrode. A thin non-conductive film thickness is placed against the sensing electrode. The proposed sensor can measure thin film thicknesses from 10µm to 50µm. When the thin film is placed close to the sensor, the thin film will change the dielectric in the capacitor sensor, thereby changing the capacitance value of the capacitor, this helps us to determine the thickness of the thin film. The sensor's operation was investigated by finite element method (FEM) using Ansoft Maxwell simulation software. Simulation results show the change in capacitance when there is appearance and change in thickness of thin film. Based on this simulation result, the size of the electrodes and the placement distance of the thin film to the electrode of the sensor were found to design the sensor with the required sensitivity. In this study, the dimensions of the sensor were found with the following parameters: width of electrodes plate (a = 5 mm), thickness of electrode plate (h = 0.2mm), electrodes gap distance (d = 0.1mm) and the coating thickness of the electrode (t = 0.01mm). The sensor can have industrial applications in manufacturing of thin film resistors and capacitors, thin film transistors, thin film piezoelectricity, oxide thin films and in a number of other similar applications.

1. Đọc trực tuyến

1. Đọc trực tuyến

Tạo bộ sưu tập với mã QR