Гнучкі сенсорні системи на основі нанорозмірних матеріалів для вимірювання тиску

Abstract

Використання останнім часом мікроелектронних ємнісних сенсорів тиску є більш розповсюдженим, ніж мікроелектронні п’єзорезистивні та п’єзоелектричні датчики. Це є можливим за рахунок високої чутливості датчиків, низького енергоспоживання, майже відсутності температурних впливів на роботу сенсора та сумісності інтегральних систем. Ємнісні датчики тиску застосовуються у багатьох галузях промисловості, тому розвиток тонкоплівкової технології виготовлення таких датчиків є пріоритетним на сьогодні. У роботі представлені сучасні типи датчиків тиску, їх фізичні принципи роботи, переваги та недоліки. Окремо розглянута перспектива використання тонкоплівкового ємнісного сенсора тиску та способи підвищення характеристик і зменшення розмірів чутливих елементів даного сенсору. Проведений розрахунок типового п’єзорезистивного сенсора, його чутливого елемента (мембрани) та основних параметрів: радіус та товщина мембрани, модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона, діапазон вимірюваного тиску тощо. Об’єктом дослідження кваліфікаційної роботи бакалавра є чутливі елементи ємнісних сенсорів тиску. Метою роботи є аналіз фізичних процесів, що відбуваються в чутливих елементах тонкоплівкових ємнісних сенсорів тиску, а також розрахунок типового тонкоплівкового кремнієвого сенсора тиску та визначення основних його параметрів. Також розглянуті переваги і недоліки цієї групи датчиків, їх конструкційні особливості.