Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб

Пробник оксидных конденсаторов: Пробник оксидных конденсаторов

0 Comments

Russian Hamradio – Пробник оксидных конденсаторов.

Главная

О диагностике наиболее распространенных дефектов оксидно-электролитических конденсаторов – завышенного значения эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС, ESR) при ремонте бытовой электронной аппаратуры.

Надежность полупроводниковых приборов в современной аппаратуре возросла настолько, что на первое место по числу дефектов вышли оксидно-электролитические конденсаторы [1]. Связано это с наличием в них электролита. Воздействие повышенной температуры, рассеивание в конденсаторе мощности потерь, разгерметизация в уплотнениях корпуса приводят к пересыханию электролита. Идеальный конденсатор при работе в цепи переменного тока имеет только реактивное (емкостное) сопротивление.

Реальный же конденсатор, для рассматриваемого далее случая, можно представить в виде идеального конденсатора и соединенного с ним последовательно резистора.

Этот резистор называют эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора (далее ЭПС, в англоязычной литературе можно встретить аналогичный термин с аббревиатурой ESR – Equivalent Series Resistance). На начальной стадии возникновения дефектов в оксидных конденсаторах происходит завышение ЭПС конденсатора. Из-за этого повышается мощность потерь, нагревающая конденсатор изнутри. Эта мощность прямо пропорциональна ЭПС конденсатора и квадрату силы тока его перезарядки. В дальнейшем процесс быстро прогрессирует, вплоть до полной потери емкости конденсатором.

Появление дефектов в изделиях, где используются оксидные конденсаторы, может быть на разной стадии этого процесса. Все зависит от условий работы конденсатора, в том числе его электрических режимов и особенностей самого устройства. Сложность диагностики таких дефектов в том, что измерение емкости обычными приборами в большинстве случаев результатов не дает, так как емкость оказывается в пределах нормы или лишь незначительно занижена.

Особенно требовательны к качеству оксидных конденсаторов источники питания с высокочастотными преобразователями, где такие конденсаторы использованы в качестве фильтров, и в цепях переключения силовых элементов на частотах до 100 кГц.

Возможность измерения ЭПС сделала бы реальной как выявление вышедших из строя конденсаторов (кроме короткого замыкания и утечки), так и раннюю диагностику еще не проявившихся дефектов аппарата. Для этого можно замерить комплексное сопротивление конденсатора на достаточно высокой частоте, на которой емкостное сопротивление значительно ниже допустимого ЭПС. Например, на частоте 100 кГц конденсатор емкостью 10 мкФ имеет емкостное сопротивление около 0,16 Ом, что уже достаточно малая величина.

Если подать сигнал такой частоты через токозадающий резистор на контролируемый конденсатор, напряжение на последнем будет пропорционально модулю его комплексного сопротивления. Источником сигнала может быть любой подходящий генератор, причем форма сигнала особой роли не играет, а резистором может служить выходное сопротивление генератора.

Для измерения напряжения на конденсаторе можно использовать осциллограф или милливольтметр переменного тока. Так, при уровне выходного сигнала генератора 0,6В, сопротивлении резистора 600 Ом на конденсаторе с ЭПС, равным 1 Ом, измеряемое напряжение будет около 1 мВ, а при сопротивлении резистора 50 Ом – 12 мВ.

Практика диагностики дефектов оксидно-электролитических конденсаторов путем измерения ЭПС показала, что в подавляющем большинстве случаев в дефектных конденсаторах емкостью от 10 до 100 мкФ оно заметно превышает 1 Ом. Критерий этот не строгий и зависит от нескольких факторов. Принято считать, что хорошие конденсаторы емкостью от 10 до 100 мкФ имеют ЭПС в пределах 0,3…6 Ом в зависимости от емкости и рабочего напряжения [2]. Точность измерений для определения дефектных конденсаторов особой роли не играет. Вполне допустимой можно считать погрешность до 1,5…2 раз. Эти данные были использованы при разработке описываемого ниже прибора.

Кроме того, очень важна возможность измерений без демонтажа конденсаторов из устройства. Для этого необходимо, чтобы контролируемый конденсатор не был зашунтирован элементами с сопротивлением, близким к измеряемым значениям ЭПС, что в большинстве случаев выполняется. Полупроводниковые приборы влияния на результаты измерения не оказывают, так как измерительное напряжение на конденсаторе составляет единицы и десятки милливольт. Также желательно ограничить максимальное напряжение на щупах прибора значением 1…2В и тока через них до 5…10 мА, чтобы не вывести из строя другие элементы устройства.

Что касается конструктивного оформления прибора, очевидно, он должен быть с автономным питанием и небольших размеров. Соединительные проводники и зажимы для подключения к проверяемым конденсаторам нежелательны. При работе с ними заняты обе руки, необходимо место для размещения самого прибора и приходится постоянно переводить взгляд с точек измерений на индикатор прибора. Этим требованиям отвечает небольшой пробник с заостренными щупами.

Основные технические характеристики

Диапазон контролируемых значений ЭПС, Ом

0,3 – 1,8 (1-й диапазон) и 1,2 -7,5 (2-й диапазон)

Индикация

дискретная; светодиодная; пятиступенчатая

Частота измерительного сигнала, кГц

60. ..80

Напряжение питания, В

3

Ток потребления при измерениях, мА

15

Примерные значения ЭПС (в зависимости от числа зажженных светодиодов от 1 до 5), Ом

0,3; 0,5; 0,9; 1,4; 1,8 (1-й диапазон)
1,2; 2,2; 3,6; 5,4; 7,5 (2-й диапазон)

Размеры корпуса (без щупов), мм

70x33x15

Дополнительно пробник может быть использован для оценки емкости электролитических конденсаторов – в авторском варианте исполнения примерно от 15 до 300 мкФ (2 диапазона).

Принципиальная схема пробника изображена на рис. 1.

На элементе DD1.1 выполнен генератор прямоугольных импульсов (частотозадающие элементы R2, C2). Резистор R3 задает ток через тестируемый конденсатор Cx, с которого сигнал с уровнем, пропорциональным ЭПС контролируемого конденсатора, поступает на вход предварительного усилителя на транзисторе VT1. Стабилитрон VD1 ограничивает импульсы напряжения при подключении щупов прибора к неразряженным конденсаторам. Остаточные напряжения на них не более 25…50В для прибора не опасны.

На микросхеме DA1 выполнен пятиступенчатый светодиодный индикатор уровня, такая микросхема используется в некоторых видеоплеерах. В составе микросхемы: усилитель входного сигнала, линейный детектор, компараторы со стабилизаторами тока на выходах. Соотношения уровней входного сигнала, при которых включается следующий компаратор, соответствуют -10; -5; 0; 3; 6 дБ. Таким образом, весь диапазон индикации охватывает 16 дБ. Для зажигания всех светодиодов на вход микросхемы DA1 (выв.

8) необходимо подать сигнал с уровнем около 170 мВ. RC-цепь, подключенная к выводу 7, определяет постоянную времени его детектора. Резистор R10 ограничивает потребляемый светодиодами ток. Критерии выбора его значения: необходимая яркость свечения светодиодов с одной стороны и потребляемый от источника питания ток с другой.

Возможность использования микросхемы на частотах вплоть до 100 кГц была определена экспериментально. Минимальное паспортное значение напряжения питания микросхемы – 3,5В, однако проверка нескольких экземпляров показала их работоспособность до напряжения 2,7 В, при дальнейшем его снижении светодиоды перестают светиться. Это свойство используется для контроля за состоянием элементов питания пробника. Контролируемое значение ЭПС прибор индицирует по принципу: чем ниже сопротивление, тем меньше число зажженных светодиодов.

При замыкании контактов выключателя SA1 параллельно конденсатору C2 подключают еще и конденсатор C1. Частота генератора при этом будет снижена примерно до 1800 Гц, поэтому уровень сигнала на выводах проверяемого конденсатора будет зависеть в основном от его емкости. Чем выше емкость, тем меньше число зажженных светодиодов. Следует заметить, что в этом режиме на показания пробника влияет и ЭПС конденсатора, поэтому диапазон контроля емкости отличается от расчетного.

В пробнике применены чип-резисторы и конденсаторы, но можно использовать и другие малых размеров. Конденсаторы C3 – C6, C8 – керамические импортные малогабаритные. Их емкость некритична. Светодиоды VD2- VD6 – микропотребляющие, светятся достаточно ярко уже при токе 0,5…1 мА. Можно применить другие светодиоды красного свечения, удовлетворяющие указанному требованию, например, КИПД-05А.

Выключатель SA1 – малогабаритный движковый, SB1 и SB2 – кнопочные мембранные, без фиксации в нажатом положении. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315, КТ3102 (с любыми буквенными индексами) с коэффициентом передачи тока более 100. Источником питания пробника служат два щелочных элемента LR44 (357, G13) типоразмера 11,6×5,4 мм.

Рабочую частоту генератора контролируют на выходе DD1.2. Она должна быть в пределах 60…80 кГц. При необходимости ее устанавливают подбором элементов R2 или С2. Не следует исключать или снижать сопротивление резистора R1. Иначе при манипуляциях с пробником возможно защелкивание элемента DD1.1 с неопределенным уровнем на выходе. Напряжение на коллекторе транзистора VT1 должно быть в пределах 1…2В, его устанавливают подбором резистора R5.

Генератор пробника (на рис. 1 выделен пунктирной рамкой) может быть выполнен по схеме, изображенной на рис. 2. Микросхема КР1211ЕУ1 использованная в данном генераторе имеет меньшие размеры по сравнению с КР1554ТЛ3.

Калибруют пробник, подключая в режиме измерения ЭПС на диапазоне “1,2 – 7,5 Ом” (кнопка SB1 отжата) безындуктивные (непроволочные) резисторы к щупам и подбирая резистор R3. Показания на диапазоне “0,3 – 1,8 Ом” корректируют подбором резистора R7 при нажатой кнопке SB1. Необходимый диапазон контроля емкости в замкнутом положении контактов выключателя SA1 устанавливают подбором конденсатора С1, подключая к щупам конденсаторы с известной емкостью.

Рисунок печатной платы не приводится ввиду достаточной простоты устройства прибора и нежелательности привязки конструкции к конкретному типу корпуса. Щупы изготовлены из жесткой стальной или латунной проволоки диаметром 1 мм, концы слегка изогнуты и заострены. Расстояние между щупами – 4 мм, это позволяет, с учетом размеров контактных площадок на печатной плате, проверять конденсаторы с расстоянием между выводами от 2,5 до 7,5 мм. Кажущиеся неудобства, связанные с ориентацией положения прибора относительно выводов конденсаторов, проходят через несколько дней пользования им.

На фотографии показан внешний вид авторского варианта пробника рис.3. В качестве корпуса использован корпус дистанционного проводного выключателя от тифломагнитофона “Легенда П-405Т”.

Рис.3.

При измерениях проверяемое изделие должно быть обесточено, конденсаторы, на которых могут сохраняться опасные напряжения, – разряжены. Щупы пробника нужно прижать к контактным площадкам платы, к которым припаян проверяемый конденсатор, и нажать на кнопку включения. Из-за переходных процессов кратковременно вспыхивают все светодиоды, после чего, по числу зажженных светодиодов можно оценить состояние конденсатора.

Таким образом, время включения пробника для проверки одного конденсатора не превышает 1 с. Ориентировочно, для хороших конденсаторов емкостью от 22 мкФ и выше на рабочие напряжения до 100В на 2-м диапазоне все светодиоды должны погаснуть. Конденсаторы меньшей емкости и на большее рабочее напряжение имеют более высокий ЭПС, поэтому могут светиться 1 – 3 светодиода.

Кнопка включения 1-го диапазона расположена рядом с кнопкой включения питания. При нажатии только кнопки включения питания контролируется ЭПС в диапазоне 1,2 – 7,5 Ом (в подавляющем большинстве случаев достаточно), при нажатии обеих кнопок – в диапазоне 0,3 – 1,8 Ом (конденсаторы в ответственных узлах и относительно большой емкости). Как показала практика, это намного удобнее, чем использовать переключатель пределов с фиксированным положением.

Рис. 4.

Критерии оценки пригодности оксидных конденсаторов зависят от выполняемых ими функций в узлах аппарата, электрических режимов, условий работы. Наиболее ответственные узлы: цепь управления ключевым транзистором в источниках питания с высокочастотным преобразованием, фильтры в таких источниках, в том числе с питанием от трансформатора строчной развертки телевизоров и мониторов, фильтр в цепи питания раскачки транзистора строчной развертки и т. п. Чем выше рабочая частота и токи перезарядки, тем качественнее должны быть используемые конденсаторы.

В вышеуказанных цепях следует использовать конденсаторы с температурным диапазоном до 105° С, имеющие значительно меньший ЭПС и более высокую надежность при повышенной температуре. При отсутствии под рукой таких элементов желательно оксидные конденсаторы шунтировать керамическими конденсаторами емкостью 0,33 – 1 мкФ. Иногда такие конденсаторы устанавливает производитель аппарата. Они могут исказить показания пробника в режиме измерения ЭПС (емкостное сопротивление конденсатора в 1 мкФ на частоте 80 кГц – около 2 Ом).

Случается, что дефектные конденсаторы, после выпаивания их из платы, при прозвонке прибором могут быть определены как исправные. Видимо, это связано с воздействием высокой температуры при демонтаже. Устанавливать такие конденсаторы обратно в устройство нет смысла – дефект рано или поздно возникнет снова. Это еще один довод в пользу проверки конденсаторов без их демонтажа.

Прибор создавался как “рабочая лошадка”, которым удобно пользоваться практически в любых условиях, не имеет излишеств и предназначен не настолько для измерений, насколько для определения по принципу годен – негоден. Поэтому в сомнительных и особо ответственных случаях следует дополнительно проверить конденсаторы доступными способами или заменить их на заведомо исправные.

Эксплуатация 2-х вариантов пробника в условиях мастерской по ремонту телевизоров в течение 2 лет показала оптимальность их метрологических параметров и выбранного типа индикации. Резко повысилась производительность при диагностике, особенно в аппаратах, отработавших более 5 – 7 лет, появилась возможность ранней диагностики дефектов, связанных с постепенным ухудшением состояния оксидных конденсаторов. Ресурса элементов питания пробника хватает на 6 – 10 месяцев достаточно интенсивной эксплуатации.

В режиме контроля емкости на щупах прибора присутствует сигнал звуковой частоты. Его можно использовать для прозвонки акустических излучателей или для проверки прохождения сигнала в усилителях ЗЧ.

Р. Хафизов [email protected]

Литература:

  1. Омельяненко А. Измеритель ESR электролитических конденсаторов. — Ремонт электронной техники, 2002, № 2, с.37.
  2. Чулков В. Прибор для проверки ESR электролитических конденсаторов. — Ремонт электронной техники, 2002, № 6, с.32.
  3. http://www.flippers.com/esrktmtr.html
  4. http://www.radioland.mrezha.ru/dopolnenia/capasit_02/capasit_02.htm
  5. Хафизов Р. Пробник оксидных конденсаторов. — Радио, 2003, № 10, с. 21
Главная

Пробник для проверки оксидных конденсаторов

Большое спасибо за проделанную работу. Еще один из выводов на основании прочитанного:Головка в 1 мА оказалась тупа для такого детектора. Поскольку большая точность не нужна можно попробовать головку от магнитофона. Приставка к мультиметру – измеритель ESR Идеальный конденсатор, работая на переменном токе должен обладать только реактивным емкостным сопротивлением. Активная составляющая должна быть близка к нулю. Реально, хороший оксидный электролитический конденсатор должен обладать активным сопротивлением ESR не более 0, Ом зависит от емкости, номинального напряжения.


Поиск данных по Вашему запросу:

Пробник для проверки оксидных конденсаторов

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Конструктор Пробник для проверки оксидных конденсаторов
  • Прибор для проверки оксидных конденсаторов на ЭПС (ESR)
  • Прибор для проверки электролитических конденсаторов (стр. 4 )
  • Please turn JavaScript on and reload the page.
  • №32 Пробник для проверки оксидных конденсаторов
  • Универсальный пробник радиолюбителя (пробник для проверки транзисторов, пр…
  • 1-1000мкФ., Россия

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ESR прибор из легко доступных деталей.

Конструктор Пробник для проверки оксидных конденсаторов


Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, пользовательских данных сведения о местоположении; тип и версия ОС; тип и версия Браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник откуда пришел на сайт пользователь; с какого сайта или по какой рекламе; язык ОС и Браузера; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; ip-адрес в целях функционирования сайта, проведения ретаргетинга и проведения статистических исследований и обзоров.

Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, покиньте сайт. Не пропусти хорошую книгу 15 оценок книг рецензий на книги 58 книг в коллекциях. Зарегистрируйтесь или войдите. Забыли пароль? Войти через соц. Регистрация через соц. Что почитать. Добавить книгу. Пробник для проверки оксидных конденсаторов 0. Написать рецензию. Рассказать историю.

Добавить цитату. Добавить лайфхак. Рецензии О произведении Лайфхаки. Поделитесь своим мнением об этой книге, напишите рецензию! Текст вашей рецензии. Сообщать о новых рецензиях. У вас есть ссылка на рецензию критика? Понравилось Включая друзей Прочитали Хотят прочитать. Регистрация Вход. Вход с помощью электронной почты.

Регистрация по электронной почте. Пароль будет создан автоматически и отправлен вам на почту, или ввести пароль самостоятельно. После регистрации Вам будут доступны: Персональные рекомендации. Скидки на книги в магазинах.

Что читают ваши друзья. История чтения и личные коллекции.


Прибор для проверки оксидных конденсаторов на ЭПС (ESR)

Войти через uID. Материалы выбраны по тегам: Конденсатор , проверка. Войти через uID Старая форма входа. Забыл пароль Регистрация. Маркировка, характеристики, замена База данных радиодеталей и компонентов Идентификация радиоэлементов по цветовой или кодовой маркировке. Несколько вопросов возникло по Вашей статье.

В последнее время возрос интерес к такому параметру оксидных конденсаторов как эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Практика.

Прибор для проверки электролитических конденсаторов (стр. 4 )

Описание устройства. Однако, как хорошо показано в [1], процедура измерения действительного значения ЭПС с заданной погрешностью, несколько сложнее простого измерения напряжения на конденсаторе. Статья [1] настоятельно рекомендуется к прочтению, для ясного представления о трудностях, возникающих при измерении ЭПС. Весьма интересен метод измерения ЭПС, предложенный в [2]. Поэтому, ограничив предел измерения ЭПС на уровне, скажем, 20 Ом, можно условно разбить шкалу на три сектора: “плохой – сомнительный – хороший”. При этом явно высохшие или оборванные конденсаторы будут всегда попадать в “плохой сектор”. Здесь нужно отметить статью [3]. Соображения, изложенные в ней, представляются весьма разумными.

Please turn JavaScript on and reload the page.

Форум Новые сообщения. Что нового Новые сообщения Недавняя активность. Вход Регистрация. Что нового.

В процессе работы внутри конденсатора протекают электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками.

№32 Пробник для проверки оксидных конденсаторов

Усилитель для радиомикрофона. Ученые разработали мягкий магнитный материал, способный заменить ферриты в радиоэлектронике. Во время ремонта радиоаппаратуры или отладки узлов самодельной конструкции иногда возникает следующая ситуация — узел не работает или работает нестабильно, после серии проверок подозрение падает на один из керамических конденсаторов. Конденсатор впаивается назад, узел не работает, начинается долгая проверка всех элементов, прямо или косвенно связанных с нестабильным узлом, включая пробную замену микросхем. Причина же неприятностей оказывается в том, что, подозрительный керамический конденсатор может вполне нормально работать при напряжении на его обкладках 2…5 В, но пробиваться при более высоком напряжении.

Универсальный пробник радиолюбителя (пробник для проверки транзисторов, пр…

Пользователь интересуется товаром MP Laurent – Ethernet-реле 28 каналов. Пользователь интересуется товаром MP Jerome – Интернет реле с возможностью контроля. Пользователь интересуется товаром MT – Датчик угарного газа. Познакомьтесь с несложным и недорогим прибором, позволяющим достаточно достоверно проверить качество конденсаторов без их демонтажа. Его можно изготовить самостоятельно из набора Мастер Кит NM Существует обширный класс неисправностей радиоэлектронной аппаратуры, связанный с отказами электролитических конденсаторов. Электролитические конденсаторы — это сложные электрохимические устройства, содержащие жидкий активный электролит, в них применяется точечная сварка и клепка химически несовместимых металлов.

Рычихин С. – Пробник оксидных конденсаторов. в качестве средства измерения ЭПС, а для быстрой проверки исправности оксидных конденсаторов.

1-1000мкФ., Россия

Пробник для проверки оксидных конденсаторов

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно. Параметры радиодеталей бесплатно.

Радиоконструктор позволяет собрать простой пробник для проверки исправности оксидных конденсаторов. Проверяемый конденсатор подключают к зажимам Х1 и Х2 с соблюдением полярности. Если проверяемый конденсатор пробит, светодиод гаснет. В случае обрыва вывода конденсатора светодиод горит постоянно.

Тема измерения ESR оксидных конденсаторов достаточно актуальна в практике ремонта и получает развитие.

После прочтения указанной статьи сразу же решил сделать такой прибор, но, как нередко бывает, под рукой не оказалось нужных микросхем. Транзистор КТБ можно заменить любым маломощным транзистором структуры п-p-n с коэффициентом передачи тока базы не менее или импортным аналогом С Диоды VD2—VD5 — любые германиевые высокочастотные. После градуировки шкалы крышку устанавливают на место и фиксируют клеем. После изготовления прибора была проведена проверка всего личного запаса оксидных конденсаторов. После его замены монитор заработал! Автор уверен, что подобный прибор займет достойное место в арсенале измерительных приборов как радиолюбителей, так и профессионалов.

При емкости свыше мкФ HL1 может не светиться из-за срыва колебаний генератора см. Прибор очень удобен, его можно запитать от нескольких батарей или аккумуляторов. Возможна проверка как полярных, так и неполярных конденсаторов. Частоту генератора можно регулировать потенциометром R2.


ECE Illinois – ece444: Испытания металлооксидно-полупроводниковых конденсаторов (MOSC)

Инструкции ICS содержат основные процедуры проведения измерений. Этот screen предназначен для указания особенностей использования файла модели MOSC.

Выбор устройства

В наборе маски пять типов конденсаторов:

  • металл поверх полевого оксида с защитными кольцами (A),
  • металл по оксиду затвора (B),
  • металл поверх полевого оксида (С),
  • металл над диффузионным 1 (D) и
    • Металл
  • над диффузией 2 (Е).

Каждый тип был реализован с тремя различными геометриями:

  • Квадратный конденсатор 300 x 300 мкм
  • Радиус круглого конденсатора равен 150 мкм
  • Пальцевый конденсатор имеет центральную область 100 х 100 мкм и двенадцать 20 х 100 мкм. мкм пальцев.

 

  • Измерьте круглые конденсаторы “В”.

Вы определите допинг уровень кремния из измерений емкости в отчете. Вы будете также определите толщину оксида (оксид затвора в случае конденсаторов «B»).

Назначения зонда

  • SMU1 и CM(H) → зонд1 → круглая площадка «B Capacitor»
  • SMU2 и CM(L) → зонд2 → подложка (маленький квадрат под буквой «В»)

Теория

Это металлооксидно-полупроводниковые конденсаторы (MOSC), и в учебнике ece440 есть описание зависимости емкости от напряжения тоже должно выглядеть как часть информации, которая может быть определена из них.

Вот несколько кратких моментов:

Емкость оксида определяется по формуле:

C ox = εA/d

где:

  • ε = диэлектрическая проницаемость изолятора = ε 0 ε r
  • A = площадь устройства
  • d = расстояние между пластинами (толщина диэлектрика)

При определенной полярности смещения в кремнии под ним будет образовываться обедненный слой. оксид, добавив еще один конденсатор последовательно с оксидным конденсатором. Дифференциал емкость, C d , области пространственного заряда полупроводника равна

С d = (диэлектрическая проницаемость кремния) * (площадь) / (толщина истощения область)

Общая емкость

C tot = (C ox * C d )/(C ox +C d )

Вот типичная кривая C-V для МОП-конденсатора на заземленной подложке n-типа с ±10 В подается на алюминиевый контакт поверх оксида. Плоские регионы соответствующая оксидной емкости и полной емкости при максимальном истощении ширина очевидна.

Конденсаторы можно смоделировать, разделив емкость по центру. и краевые эффекты. Уравнения аналогичны тем, которые используются для моделирования p-n перехода. емкость.

Суммарная емкость на единицу площади

C всего = P * C край + A * C площадь ,

где P равно периметру, а A равно площади. Обратите внимание, что единицы измерения C edge и C площадь представляют собой пФ/мкм и пФ/мкм 2 соответственно. С помощью двух конденсаторов, можно найти P и A.

Технология датчиков на основе оксида алюминия

Общий принцип работы датчика на основе оксида алюминия для измерения влажности воздуха и газов хорошо задокументирован, но фактическая конструкция датчика этого типа, которая широко варьируется от производителя к производителю, имеет решающее значение для производительности и надежности систем в полевых условиях.

Некоторые производители прибегают к броским маркетинговым фразам, таким как технология сверхтонких пленок, технология керамических и кремниевых датчиков (которые представляют собой просто датчики из оксида алюминия на подложке) и технология тонких пленок, чтобы продемонстрировать свою техническую компетентность. Однако, в конечном счете, производительность и стабильность в области конечного продукта являются ключевым тестом.

Конструкция датчика Edgetech Instruments

Датчики Edgetech Instruments имеют 3 основных преимущества по сравнению с другими датчиками, все из которых связаны с технологиями производства, используемыми в конструкции оксидного слоя. Эти преимущества:

  1. Специфическая реакция на водяной пар
  2. Проверка диапазона поля (FSV)
  3. Отсутствие дрейфа низкой точки росы/инея.

Основная конструкция датчика состоит из основы из алюминия высокой чистоты, поверхность которой химически оксидирована для получения заполненного порами изолирующего слоя частично гидратированного оксида алюминия. Затем на оксидный слой наносится пористая, но проводящая золотая пленка, при этом золотая пленка и алюминиевая основа образуют две пластины конденсатора.

Оксидный слой, образующий диэлектрический разделительный слой конденсатора, представляет собой массу трубчатых пор, поднимающихся от основного изолирующего слоя к открытой поверхности. Технология производства, использованная при формировании этой структуры, позволяет точно контролировать как формирование основного изолирующего слоя, так и размеры пор.

1. Реакция специфична для водяного пара.
Размер пор контролируется таким образом, чтобы он почти соответствовал водяному пару. Во время работы молекулы водяного пара попадают в эти поры, и из-за размера пор их броуновское движение ограничено, что позволяет молекулам воды адсорбироваться на стенках пор из оксида алюминия. Очень высокая диэлектрическая постоянная воды вызывает заметное изменение емкости датчика, а количество воды, адсорбированной в порах, напрямую связано с содержанием влаги в газе, окружающем датчик.

Другие газы с более мелкими молекулами, такие как водород, будут проникать в поры, но их диэлектрическая проницаемость по сравнению с водой настолько мала, что оказывает незначительное влияние на измерение. Другие газы с высокой диэлектрической проницаемостью, такие как метанол, имеют более крупные молекулы, чем водяной пар, и не могут проникать в поры сенсора. Следовательно, они не влияют на измерение.

2. Верификация в полевых условиях (FSV)
Техника, позволяющая контролировать размер пор, также позволяет точно контролировать вместимость пор, поэтому можно заранее определить верхний предел адсорбции. В процессе эксплуатации поддерживается динамическое равновесие между давлением водяного пара, окружающего датчик, и адсорбированной в нем водой, таким образом, контроль общей емкости датчика определяет верхний предел измерения. Таким образом, датчик, рассчитанный на верхний предел диапазона точки росы 0°C, будет насыщаться на этом уровне и не будет давать дальнейших выходных данных, когда точка росы превысит этот уровень. Вот почему «FSV» работает.

При использовании функции FSV до тех пор, пока точка росы на открытом воздухе (внешняя среда или другой источник влажного газа) выше, чем емкость пор датчика, фактический уровень влажности на открытом источнике не влияет на проверку диапазона поля или корректирование. Емкость пор равна диапазону или мокрой части калибровки датчика/преобразователя. При выполнении процедуры FSV и настройке показаний преобразователя на значение диапазона (т. е. точку росы 0°C) калибровки функция FSV настраивает калибровочную кривую близко к ее исходной кривой. Эту процедуру можно выполнять всякий раз, когда существует вероятность того, что калибровочная кривая преобразователя сместится, обычно из-за незначительного загрязнения. При сильном загрязнении может потребоваться повторная калибровка датчика на заводе или замена.

3. Отсутствие дрейфа точки росы/инея
Большое значение придается размеру и форме первичных пор датчика, которые имеют решающее значение, поскольку они определяют чувствительность и скорость отклика датчика. Однако у других производителей очень мало внимания уделяется конструкции базового изолирующего слоя датчика.

Конструкция этого базового изолирующего слоя определяет базовую емкость датчика. Однородность этого слоя имеет решающее значение для надежного, стабильного датчика без дрейфа.

Поры или трещины в основном изоляционном слое действуют как капиллярные поры, которые поглощают и десорбируют молекулы воды так же, как первичные поры, хотя и с гораздо меньшей скоростью. Следовательно, датчики с этим конструктивным дефектом, например, при длительном использовании в «сухих» условиях, будут смещать калибровку по мере высыхания этих капиллярных пор. Это приводит к дрейфу датчика, и в этом случае датчик будет отображать более низкие значения точки росы/инея, чем фактические – в конечном итоге, в некоторых случаях, уровень сигнала датчика будет ниже нижнего предела калибровки датчика, в результате чего прибор будет постоянно считывать самое низкое запрограммированное значение. значение точки росы/инея.

В дополнение к относительно медленному обезвоживанию (высыханию), этот слой также может медленно регидратироваться (смачиваться), создавая впечатление плоского пятна, т.е. вообще не реагируют на повышение уровня влажности при низких точках росы/инея.

Датчики на основе оксида алюминия других производителей, работающие с импедансной цепью, будут демонстрировать преувеличенный дрейф, вызванный этим эффектом, особенно если капиллярные поры в основном изоляционном слое доходят до алюминиевого сердечника, так как это увеличивает резистивный эффект датчика.

Больше новостей

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *