Создание и исследование датчиков для приборов контроля параметров окружающей среды на основе стеклообразных полупроводников

• Автор: Аржанухина, Ирина Павловна
• Шифр специальности: 05.12.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. Обзор датчиков, измеряющих параметры окружающей
среды, на основе полупроводников
1.1. Об измерении параметров окружающей среды
1.2. Полупроводниковые гетеропереходы и их использование
при создании фотоприемников
1.2.1. Классификация гетеропереходов и их модели
1.2.2. Технология изготовления гетеропереходов и применяемые материалы
1.2.3. Электрические и фотоэлектрические свойства гетеропереходов
1.2.4. Фотоприемники на основе гетеропереходов
1.3. Датчики влажности
1.3.1. Обзор тонкопленочных датчиков влажности и их
конструктивных особенностей
1.3.2. Пьезорезонансные датчики влажности и их применение
1.4. Обзор полупроводниковых датчиков температуры
Выводы к главе
Постановка задачи
Глава 2. Изучение свойств структур, использованных для изготовления фотоприемников, и исследование характеристик фотоприемников
2.1. Фотоприемники на основе гетеропереходов ОаАэ
2.2. Фотоприемники на основе гетеропереходов 8п02
Выводы к главе

Глава 3. Исследование характеристик датчиков влажности
и многофункционального датчика
3.1. Характеристики резистивных тонкопленочных датчиков влажности на основе ХСП
3.2. Характеристики пьезорезонансных датчиков влажности с
ХСП в качестве адсорбирующего слоя
3.3. Характеристики многофункционального датчика
Выводы к главе
Глава 4. Изготовление первичных преобразователей на основе ХСП
4.1. Изготовление фотоприемников
4.1.1. Фотоприемники на основе гетеропереходов СаАэ-ХСП
4.1.2. Фотоприемники на основе гетеропереходов БпОг-ХСП
4.2. Изготовление резистивных тонкопленочных датчиков влажности
4.3. Изготовление пьезорезонансных датчиков влажности
на основе ХСП
4.4. Изготовление многофункционального датчика для контроля параметров окружающей среды
4.5. Описание статистических методов, их применимость
4.6. Применение критерия Пирсона для определения технологических отклонений при изготовлении фотоприемников
Выводы к главе
Глава 5. Гигрометр на основе пьезорезонансного датчика влажности
5.1. Описание прибора
5.2. Параметры пьезорезонансного измерителя влажности воздуха
Выводы к главе
Выводы
Заключение
Библиографический список
Введение
В настоящее время резко возросло значение измерений, как источника объективной информации о величинах, характеризующих эффективность и качество производственных процессов, состояние и свойства окружающей среды [1]. В этой связи к измерительным приборам предъявляются повышенные требования в отношении точности измерений, быстродействия приборов, повышения надежности, уменьшения массы и габаритов, экономичности питания. Действие этих приборов основано на работе первичных преобразователей, так как именно первичный преобразователь и датчик основанный на нем, как правило, определяют конструкцию прибора, точность и надежность измерений. Следовательно, разработка усовершенствованных первичных преобразователей, датчиков и измерительных приборов, работающих на их основе, является актуальной задачей [2].
Решить эту задачу можно с одной стороны, совершенствуя конструкции уже имеющихся первичных преобразователей, а с другой стороны, создавая датчики, работающие на основе новых материалов. Поэтому ведется активный поиск таких материалов, которые позволят создать более совершенные датчики.
Одним из классов материалов, на основе которых могут быть созданы новые разновидности датчиков, а также улучшены параметры уже известных, являются халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП) [3,4]. Особенности строения стеклообразных полупроводников предопределяют их основные физические свойства и делают стеклообразные полупроводники уникальными материалами со специфическими характеристиками.
Перспективным направлением использования ХСП является возможность создания на их основе гетероструктур. Гетероструктуры позволяют решить

1| = 1з11хр(А, V’ 1) - 1]
(1.20)
1г — 1зг[ехр(—А2Уг) - 1] - 1щ,
(1.21)
где 1К| И 1й2 - плотности фототоков через диоды Шоттки 1 и 2, т.е. диоды в широкозонном и узкозонном материалах соответственно; к; и 182 - плотности темповых ТОКОВ основных носителей через диоды 1 и 2, когда к гетеропереходу приложено напряжение У=У1+У2. Можно записать выражение для фотонапряжения холостогочу>"Ух и плотности фототока короткого замыкания
Поскольку 1ш и 1щ сильно зависят от энергии квантов падающего света, то из выражений для УХх и 1кз следует, что фотоотклик также сильно зависит от энергии фотонов, а на спектральной кривой такого гетероперехода возможно многократное изменение знака фотоотклика. В работах [11, 21] показано, что форма спектральных характеристик гетеропереходов, образованных соединениями AIIBV,, будет зависеть от ширины запрещенной зоны контактирующих материалов, их толщины, приложенного напряжения, взаимного расположения перехода и падающего излучения. Спектральная зависимость тока короткого замыкания для двух гетеропереходов СёТе-2п8е (ВЭ), различающихся толщиной напыленного слоя гпве, показана на рис. 1.11.
(1.22)
(1.23)