МІКРОПРОЦЕСОРНА СИСТЕМА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДАВАЧІВ НА ОСНОВІ ПОРУВАТОГО КРЕМНІЮ

Petro Parandiy, V. Rabyk, B. Turko

Анотація


Розробка інтегральних давачів є перспективним науково-технічним напрямом створення компонентів вимірювально-інформаційних систем. Серед різних типів аналізаторів важливе місце займають давачі водневомісних сполук у газоподібному та рідкому стані (особливо токсичних і канцерогенних). Фіксація присутності речовини в газоподібному або рідкому середовищі є актуальним завданням для наукових, промислових і медичних застосувань.

Основною метою даної роботи є створення недорогої мікропроцесорної системи для вимірювання та дослідження електричних властивостей нанокомпозитного чутливого матеріалу, такого як поруватий кремній, на основі вольт-амперних та вольт-фарадних характеристик, та їх застосування як давачів для моніторингу навколишнього середовища.

Мікропроцесорна система призначена для вимірювання характеристик давачів на основі поруватого кремнію та нанокомпозитних структур і складається з таких блоків: блок живлення, регулятор постійної напруги, контрольно-вимірювальний модуль, RLC-метр Е7-22, перетворювачі UART/USB і RS232/USB, вимірювальна комірка, комп’ютер. Реалізована принципова схема контрольно-вимірювального модуля дозволяє вимірювати вольт-амперні і вольт-фарадні характеристики для додатних та від’ємних напруг при однополярному джерелі живлення.

Програмне забезпечення мікропроцесорної системи складається з програмного забезпечення для контрольно-вимірювального модуля, реалізованого на мікроконтролері Atmega 128, та програмного забезпечення для персонального комп'ютера, яке керує вимірювальною системою та обробляє отримані дані. Програмне забезпечення для комп’ютера реалізовані мовою програмування C# у Visual Studio 2017.

Отримані результати дозволяють зробити висновок, що реалізоване апаратне і програмне забезпечення мікропроцесорної системи вимірювання параметрів давачів може бути використано при дослідженні нових поруватих кремнієвих давачів з подальшим їх використанням в портативних пристроях моніторингу навколишнього середовища.

Ключові слова: поруватий кремній, нанокомпозит, давач, мікроконтролер, вольт-амперні характеристики, вольт-фарадні характеристики


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


[1] Uhlir A. Electropolishing of silicon / A. Uhlir // Bell Syst. Tech. J. – 1956. - Vol. 35. - P. 333–338.

[2] Canham L.T. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers. / L.T. Canham // Appl. Phys. Lett. - 1990. - Vol. 57. - P. 1046-1048.

[3] Toporovska L. Photocatalytic properties of zinc oxide-porous silicon nanocomposite photocatalyst. / B. Turko, P. Parandiy, R. Serkiz, V. Kapustianyk, M. Rudko // Journal Of Physical Studies, - 2018. - Vol. 22. - No. 1. - P. 1601.

[4] Nikoobakht B. Toward industrial-scale fabrication of nanowire-based devices. / B. Nikoobakht. // Chem. Mater. – 2007. - Vol. 19. - № 22 - P. 5279.

[5] Zakhvalinskii V.S. Investigation of the properties of ZnO thin films, grown on the porous Si substrates. / Zakhvalinskii V.S., Borisenko L.V., Khmara A.N., Kolesnikov D.A., Pilyuk E.A. // Doklady BGUIR - No 6(60). - P. 39-43.

[6] Martínez L. ZnO-porous silicon nanocomposite for possible memristive device fabrication. / L. Martínez, O. Ocampo, Y. Kumar, V. Agarwa // Nanoscale Research Letters. – 2014. - 9:437.

[7] Chumakov A.N. Optical and electrophysical properties of zinc oxide thin films doped with erbium fluoride additives. / A.N. Chumakov, A.V. Gulay, A.A. Shevchenok, L.V. Baran, A.G. Karoza // 12th International Conference “Interaction of Radiation with Solids”, September 19-22, 2017, Minsk, Belarus. - P. 417-419.

[8] Farid A.Harraz. Porous silicon chemical sensors and biosensors. / Farid A.Harraz // A review, Sensors and Actuators B: Chemical. - 31 October 2014. – V. 202. - P. 897-912

[9] Parandiy P. Microprocessor System for Electrical Properties Measuring of Porous Silicon Based Sensors / P. Parandiy, N. Pelypets, V. Rabyk, V. Goshovskiy // International Scientific and Practical Conference “Electronics and information technologies”. – 2018. – Issue 10. – P. 133–141. DOI: https://doi.org/10.30970/elit2018.B17

[10] Semiconductor Parameter Analyzer. [Web-resource]. Access mode: https://www.keysight.com/upload/cmc_upload/All/04155-90015.pdf

[11] Keithley 4200A-SCS Parameter Analyzer [Web-resource]. Access mode: https://www.tek.com/keithley-4200a-scs-parameter-analyzer

[12] 4140A Agilent Semiconductor Parameter Analyzer [Web-resource]. Access mode: https://www.valuetronics.com/product/4140a-agilent-semiconductor-parameter-analyzer-used.

[13] 8-bit Microcontroller with 128 KBytes In-System Programmable Flash Atmega128/Atmega128, Atmega128L. [Web-resource]. Access mode: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/doc2467.pdf

[14] RLC meter. [Web-resource]. Access moded: http://www.kosmodrom.com.ua/pdf/E7-22.pdf.

[15] AD5541A. [Web-resource]. Access moded: https://www.analog.com/

[16] Patent for utility model "Method of obtaining nanostructured materials ZnO" (№ u 201001907). Turko B.I., Kapustianyk VB, Lubokhchova G.O.

[17] Gu Y. Automated scanning electron microscope based mineral liberation analysis. / J. Min. Mater. Charact. Eng. // 2003. - 2(1) – P. 33-41.

[18] Fandrich R. Modern SEM-based mineral liberation analysis. / R. Fandrich, Y. Gu, D. Burrows, K. Moeller // Int. J. Min. Process. – 2007. – 84(1-4). – P. 310-320.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.16.7

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.