INTRODUCTION

將碳黑與聚合物均勻混和做為電極上的感測薄膜,其中碳黑為導電物質,聚合物為絕緣物質,聚合物露於氣體中有膨脹的特性,造成碳黑傳導路徑改變而有不同的電阻值。利用T18製程中的top metal(Metal 6)當作感測電極,將Silicon nitride保護層去除進而將電極裸露出來,以便滴定感測膜於電極。

由於聚合物的膨脹程度會受到環境中溫度濕度的影響,因而導致路徑受到影響電阻值產生飄移,再加上,導電聚合物電阻值容易隨時間與背景氣味飄移,且不同聚合物組成的感測器初始值不一定相同,氣體反應後感測器阻值也不一定能回到相同的電阻值。因此,用一組適應電路將感測器篇壓在一個適當的初始值,以消除感測器電阻值飄移。

感測器適應介面電路由比較器、D型正反器、電阻式感測器R sensor、8位元計數器(Counter)以及8位元數位類比轉換器(DAC)組成,如Fig.1所示。

此電路一開始給入Rst重設DFF及計數器,8位元計數器輸出為0,也就是說流到sensor的DAC輸出電流為0,比較器輸出為high使得counter的enable訊號為1開始往上數,DAC輸出電流隨著增加,sensor的跨壓增加,當Vs≧Vref時,比較器輸出由high轉為low狀態,經反相器後使得正緣觸發之DFF輸出至counter的enable訊號由high轉為low,計數器停止上數,Vs將維持在預設的Vref值。

由於感測器與氣體並沒有專一性,不同的感測薄膜會相對偵測到不一樣的阻值,因此利用感測器陣列來記錄每個感測器的最大電阻值變化。設計適當的陣列數,利用多種感測薄膜偵測以提高準確度,本專題中使用8個通道連接8-to-1 MUX,如Fig.2表示。透過此電路系統,使得不同種氣體對於此感測器陣列經過MUX輸出後都有相對應的指紋(pattern),如Fig.3所表示,進而達到辨識與分析氣體的功能。

心得感想

儘管CIC的延誤,使得在暑假時畫LAYOUT很緊湊,但是由於學長的大力協助,能可以在期限內完成,HAPPY!