A Piezoresistive pressure and temperature sensor cluster
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2002
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÖZGE ZORLU
Danışman: TAYFUN AKIN
Özet:öz BİR PİEZOREZISTIF BASINÇ VE SICAKLIK DUYARGASI MODÜLÜ Zorlu, Özge Yüksek Lisans, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Tayfun Akın Eylül 2002, 165 sayfa Bu tezde, endüstriyel uygulamalar için bir piezorezistif basınç ve sıcaklık duyargası modülünün tasarımı, üretimi, pakatlenmesi, ve testleri bildirilmektedir. Basınç duyargalarının çalışma prensibi piezorezistif etkiye dayanır. Dört katkılanmış piezodirenç, ince bir diyafram üzerine Wheatstone köprüsü oluşturacak şekilde yerleştirilmişlerdir. Uygulanan basınçtan dolayı eğilen diyafram, piezodirençler üzerinde bir gerilim yaratır. Bu gerilim sonucunda, piezodirençlerin ikisinin direnç değeri azalırken, diğer ikisininki artar. Bu direnç değişimlerinden oluşan çıkış fark gerilimi, basınç bilgisi olarak gözlemlenir. Sıcaklık bilgisi, dört farklı yöntem kullanılarak ölçülmüştür: metal ve katkılı direçlerin direnç değerlerinin değişimi ve p+-n ve Schottky diyotlar ın üzerlerindeki gerilimlerinin değişimi.Bu çalışma kapsamında, farklı hassasiyetlerde ve toplam beş değişik basınç aralığında yirmidört piezorezistif basınç duyargası yapısı tasarlanmıştır. Standart tümdevre üretim tekniklerinin yanısıra, diyafram oluşturmak için yapılan arka yüzeyden aşındırma işleminde, elektro-kiyasal aşındırma durdurma yöntemi kullanılmıştır. Duyarga modülleri 4 inçlik pullar üzerinde üretilmiştir ve her pulda 1029 adet hücre vardır. Her hücre, bir piezorezistif basınç duyargası ve metal ve katkılı direnç tipi ve diyot tipi sıcaklık duyargaları içermektedir. Hücre boyutları, 2.2mmx2.2mm ya da 2.5mmx2.5mm'dir. Duyarga modülü kırmıkları için, hem test hem de seri üretim amacına yönelik bir paket tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Duyargaların testleri için, bir basınç ve sıcaklık ölçüm düzeneği kurulmuştur. Ölçümler sonucunda, basınç duyargalarından elde edilen en fazla basmç hassasiyeti 59.9|iV/VmmHg olarak belirlenmiştir. Kayıklık geriliminin sıcaklık hassasiyetinin (KGSH) ortalama değeri -165.4uV/VK'dir. Toplam köprü direncinin değeri basınçtan etkilenmemektedir ve bu direncin sıcaklık katsayısının (DSK) tipik değeri 1400ppm/K'dir. Katkılı ve metal dirençler için ortalama DSK değerleri sirasi ile, 1284 ve 3420ppm/K'dir. P+-n ve Schottky diyot voltaj larının ortalama sıcaklık hassasiyeti sırasıyla -2.75 ve -2.29mV/K'dir. Bu araştırma, Türkiye'de seri üretime yönelik MEMS aygıtlarının üretimi için atılmış önemli bir adımdır. Anahtar Kelimeler: Piezorezistif basınç duyargası, sıcaklık duyargası, paketleme. vı