W pracy przedstawiono piezorezystywne mikromechaniczne przetworniki siły oraz zmian masy wykonane technologiami mikroelektronicznymi. Przedstawiona została ich zasada działania, główne źródła szumów występujących w tego rodzaju elementach oraz konstrukcja wzmacniacza do pomiaru szumów występujących w prezentowanych układach mikromechanicznych. Zaprezentowano także sposób doboru wzmacniaczy operacyjnych ze względu na poziom szumu występującego w systemie pomiarowym.
EN
In this paper we present micromechanical force and mass change transducer with integrated piezoresistive deflection sensor made with use of microelectronic technology. We present the principles of operation of these transducers and identified the main sources of noise that occur in this type of elements. Amplifier design is presented for the measurement of low-frequency noise and selection method of operational amplifiers because of the noise present in the measurement system.
New generation of Pb/Cd-free CaRuO3 -based resistive paste has been used for preparation thick-film resistors (TFRs) with contacts made of various conductive pastes. Sample Pb/Cd-free TFRs with sheet resistance -2.6 kΩ have been examined in terms of noise and resistance measurements in temperature range 77...300K. Low-frequency noise has been identified to be resistance noise with two components: (i) 1/f noise and (ii) Lorentzians resulting from thermally activated noise sources (TANSs). Low frequency noise spectroscopy has been applied to obtain noise maps for different sectors of TFRs. These maps have been then used to detect TANSs and calculate their activation energy which occurred to be in the range 0.08...0.6 eV. Integral measure of noise has been mtroduced to extract noise components originated from bulk resistive material (Cbulk) and from resistive-to-conductive films interface (Cint). Next, parameters Cbulk and Cint have been used for noise properties comparison of different resistive materials and for evaluation of interface quality for different contacts. Results may be helpful in preparation/selection compatible pastes for thick-film technology in order to obtain reliable and low-noise Pb/Cd-free TFRs.
PL
W pracy przedstawiono badania właściwości elektrycznych bezołowiowych rezystorów grubowarstwowych wykonanych z pasty rezystywnej nowej generacji na bazie CaRuO3. Testowe rezystory, o rezystancji powierzchniowej -2,6 kΩ zostały poddane badaniu rezystancji i szumu w funkcji temperatury w zakresie 77.. 300K. Stwierdzono, że rezystancyjny szum niskoczętotliwościowy składa się z dwóch składników: (a) szumu 1/f i (b) szumu lorencjanowskiego pochodzącego od termicznie aktywowanych źródeł szumu (TAZS). Zastosowano niskoczęstotliwościową spektroskopię szumową do wyznaczenia map szumu dla różnych obszarów (sektorów) rezystora. Mapy pozwoliły wykryć TAZS i obliczyć ich energie aktywacji, które mieszczą się w przedziale 0.08...0.6 eV. Ponieważ mapy szumu są specyficzne dla rezystora, więc wprowadzono całkową miarę szumu a jej liniowa zależność od rozmiaru sektora rezystora była podstawą wydzielenia szumu warstwy (Cbulk) i szumu kontaktów (Cint). Parametry Cbulk i Cint posłużyły do oceny porównawczej właściwości szumowych badanych warstw oraz do oceny jakości interfejsu warstwa rezystywna/przewodząca dla różnych kontaktów. Wyniki badań mogą być pomocne przy opracowywaniu systemu kompatybilnych materiałów bezołowiowych dla technologii grubowarstwowej i jego optymalizacji w celu uzyskania materiałów do produkcji stabilnych rezystorów o małym poziomie szumów.
W artykule omówiono wyniki badań rezystorów grubowarstwowych z fazą przewodzącą wykonaną nanorurek węglowych. Badania rezystancji i szumu niskoczęstotliwościowego prowadzono w zakresie temperatury T od 5 K do temperatury pokojowej z użyciem kriostatów: helowego i azotowego. Stwierdzono, że obserwowany szum jest typu rezystancyjnego o widmie 1/f. Zauważono, że intensywność szumu, mierzona w pasmach dekadowych rośnie ze wzrostem temperatury. Posługując się niskoczęstotliwościową, spektroskopią szumową, wykryto, w zakresie T>15 K, aktywowane termicznie źródła szumu o energii aktywacji w zakresie 25 meV-1,6 eV. Na podstawie temperaturowej zależności rezystancji wykazującej ujemny TWR wyznaczono bezwymiarową. czułość, która jest porównywalna z wartościami uzyskiwanymi dla kriogenicznych czujników temperatury. Wyznaczona wartość objętościowego współczynnika intensywności szumu warstwy rezystywnej, wskazuje, ze właściwości szumowe są gorsze niż w przypadku warstw rezystywnych RuO2 -szkło.
EN
Experimental studies of carbon nanotubes/polymer thick film resistors have been described. Liquid helium and nitrogen cryostats have been involved to study temperature dependence of resistance and noise in temperature range from 5 K up to room temperature. 1/f resistance noise has been observed. Noise intensity, calculated in decade frequency bands, significantly rises with increasing temperature. Thermally activated noise sources (TANS) of activation energies in the range 25 meV-1.6 eV have been revealed using low-frequency noise spectroscopy. Relatively large value of negative TCR has been obtained from resistance versus temperature curve. Calculated dimensionless sensitivity is similar to that observed in cryogenic temperature sensors. However, bulk noise intensity of resistive layer is larger than that obtained for RuO2 based resistive layers.
A construction of Noise Signal Analyzer dedicated for low-frequency noise parametrization of multi-terminal electronics devices and elements has been described. Virtual instrument concept and FFT-based architecture have been used to develop the instrument. An experiment on noise in RuO2-glass multi-terminal resistors has been performed in room-temperature to test usefulness of the Analyzer. It has been confirmed that the measured noise is of 1/f shape. It has been revealed in further analysis of measurements by the use of second spectra approach that in higher octaves non-Gaussian component appears. The experiment proves that Analyzer significantly extends the range of possible noise analysis of the system in question.
PL
Opisano konstrukcję analizatora szumu niskoczęstotliwościowego w elementach i przyrządach wielokońcówkowych. Wykorzystano architekturę FFT i koncepcję przyrządu wirtualnego. Przeprowadzono eksperyment w temperaturze pokojowej dotyczący pomiaru szumu w wielokońcówkowym rezystorze RuO2+szkło, pokazując przydatność opracowanego analizatora. Potwierdzono, że zaobserwowany szum jest typu 1/f. W widmach drugiego rzędu wykryto składnik niestacjonarny. Eksperyment pokazał, że opracowany analizator znacznie rozszerza zakres możliwej do przeprowadzenia analizy szumu w badanych elementach.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.