чика вологості на основі анодного оксиду алюмінію представлені планарної та об'ємної конструкціями, виконаними у вигляді МДМ (метал-діелектрик-метал) конденсатора з тонким проникним верхнім електродом або зустрічно-штирьовий схемою тонкоплівкових електродів з Нанопористий чутливим шаром, відповідно. МДМ-конденсатор складається з алюмінієвої підкладки, на якій методом електрохімічного окислення сформований анодний оксид. Другим електродом служить тонкий влагопроніцаемие шар металу (найчастіше золота, рідше алюмінію, срібла, паладію або платини). В якості підкладки використовуються алюмінієва фольга, кремнієві або керамічні підкладки з тонкими (~ 1мкм) шарами напиляного алюмінію (рис. 5.1). Характеристики алюмінієво-оксидних датчиків в основному визначаються властивостями анодних плівок оксиду алюмінію, які, у свою чергу, залежать від складу електроліту і режимів анодування [6].
Товщина плівки оксиду алюмінію впливає на чутливість датчика і визначає його динамічні характеристики. Датчики з товщиною окисної плівки ~ 1,5-2,5 мкм дозволяють вимірювати вологість у межах від 20 до 100%
Рис. 5.1 -. Схематичне зображення фрагмента ємнісного датчика МДМ-конструкції на основі нанопористого анодного оксиду алюмінію: 1 - алюмінієва підкладка, 2 - анодний оксид алюмінію, 3 - проникний тонкий електрод, 4 - адсорбційна поверхня, 5 - молекули води.
До недоліків такої конструкції відноситься трудність нанесення напівпрозорого електрода на пористої поверхні оксиду алюмінію. Тонкий шар металу має високий питомий опір, що збільшує значення активних втрат в конденсаторної структурі. Щодо товсті плівкові покриття частково або повністю закривають пори в діелектрику, і знижуються сорбційні властивості поверхні оксиду. На малюнку 5.2 наведені усереднені залежності зміни ємності датчика від відносної вологості при її збільшенні від 10% до 90% і зменшенні до вихідних значень. Як випливає з цих даних, вихідні величіни ємності датчика вологості становлять ~ 30 пФ при мінімальному значенні відносної вологості і ~ 200 пФ при її максимальному значенні, тобто чутливість - більше 2 пФ /%. Це досить хороший показник для проектування електронної схеми перетворення аналогового сигналу в цифровий.
Рис. 5.2 - Усереднені значення зміни ємності датчика при зміні відносної вологості.
Проведені температурні випробування підтвердили передбачувані відносно невеликі зміни параметрів датчика в діапазоні від мінімальних до максимальних значень відносної вологості (рис. 5.3). При нагріванні від 20 ° С до 60 ° С зміни усереднених значень ємності датчика коливалися в межах від 2-3 пФ при відносній вологості 10%, до 40 пФ - при 90%.
Рис. 5.3 - Усереднені значення зміни ємності датчика при зміні відносної вологості і температури навколишнього середовища.
Застосування технології на основі плівок анодного оксиду алюмінію дозволяє цілеспрямовано змінювати зазори між обкладками ємнісний структури, проектувати планарно-об'ємні конструкції диференціальних конденсаторів і застосовувати їх для ємнісних датчиків відносної вологості [7].
6. Керовані матричні автоемісійним катоди на основі пористого оксиду алюмінію
автоемісійним катоди (холодні катоди) - це джерела електронів, принцип роботи яких заснований на явищі автоелектронної емісії, тобто на тунелюванні електронів під дією прикладеного електричного поля через потенційний бар'єр на межі розділу тверде тіло - вакуум raquo ;. Імовірність такого тунелювання визначається висотою потенціального бар'єру (роботою виходу) і величиною прикладеного електричного поля. Подібні катоди володіють дуже великою щільністю струму, не вимагають підігріву і практично безінерційна. Спектр застосування автоемісійних катодів надзвичайно широкий: від приладів вакуумної електроніки до ефективних джерел світла різного призначення. Але, мабуть, найперспективніша область - плоскі автоемісійним дисплеї для моніторів і телевізорів, не поступаються електронно-променевим дисплеям з дозволу та яскравості. Для таких застосувань необхідно формувати великі матриці автоемісійних катодів (рис.7.1). Для цих цілей можуть використовуватися високоупорядоченние нанопористі структури анодного оксиду алюмінію [3].
Рис. 7.1 - Поперечний перетин матричних автоемісійних катодів з керуючим електродом: 1 - діелектрична матриця анодного оксиду алюмінію; 2 - емітери; 3 - керуючий електрод; 4 - підкладка.
Використання вуглецевих нанотрубок дозволяє отримувати автоемісійним катоди з великим геометричним співвідношення аспекту. Дана властивість забезпечує коефіцієнт посилення електричного поля пор...
