Введение

Для определения концентрации газов, в том числе ядовитых и взрывоопасных (кислород,  азот,  углекислый газ, угарный газ, метан и т.д.), применяются газовые сенсоры. Они бывают оптические, электрохимические, термокаталитические, полупроводниковые. Полупроводниковые газовые сенсоры обладают существенными преимуществами, такими как миниатюрность и малое потребление энергии. Однако у них существует и ряд недостатков, таких как низкая чувствительность (т.е. они способны реагировать только на большие концентрации газа) и низкая селективность (т.е. сенсор одинаково реагирует на несколько газов) В настоящее время проводится научные исследования для повышения эксплуатационных характеристик полупроводниковых газовых сенсоров. Существуют газочувствительные тонкопленочные полупроводниковые структуры, которые по своему строению и принципу работы идентичны тонкопленочным транзисторам (TFT). Для исследования газочувствительных характеристик этих структур необходимо изучать изменение их вольт-амперных характеристик (ВАХ) в атмосфере различных газов.

Проблема или задача

Для проведения научно-исследовательских работ необходимо было разработать комплекс для исследования электрофизических параметров тонкопленочных структур (TFT транзисторов) в атмосфере различных газов.

Решение

Для решения задачи был разработан экспериментальный комплекс для регистрации вольт-амперных характеристик TFT транзисторов. Стенд выполняет следующие функции: генерирует напряжения сток-исток с возможностью установки диапазона и шага и выводом текущего значения на экран, генерирует напряжения затвор-исток с возможностью установки диапазона и шага и выводом текущего значения на экран, регистрирует ток проводящего канала тонкопленочного транзистора, производит измерение сопротивления канала, осуществляет сохранение результатов измерений в файл для последующей обработки. Для проведения измерений в присутствии газа, образец помещается в герметичный бокс, заполненный газом. Для построения ВАХ, при заданном напряжении на затворе, генерируется последовательность уровней напряжений сток-исток согласно выбранному диапазону и шагу, и для каждого установленного напряжения измеряется соответствующий ток канала транзистора. После прохождения всего диапазона заданных напряжений сток-исток, система изменяет напряжение затвор-исток согласно выбранному диапазону и шагу, и процесс повторяется. Программное обеспечение разработано в среде программирования NI LabVIEW c применением драйверов NI DAQmx, NI DCPower и NI DMM. Комплекс построен на базе шасси PXI-1031 с контроллером PXI-8108. В состав шасси также входят многофункциональный модуль PXI-6238, источник питания PXI-4132 и мультиметр PXI-4071. В результате создан комплекс, который позволяет автоматизировать процесс регистрации ВАХ TFT транзисторов, сократить время проведения одного изменения и в сжатые сроки провести серию научных экспериментов.

Заказчик

скрыто

Год проекта

2011