Realization of CMOS compatible micromachined chemical sensors
CMOS uyumlu mikroişlenmiş kimyasal sensörlerin gerçeklenmesi
- Tez No: 128520
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: CMOS, Kimyasal sensör, Mikroişleme teknikleri, Tümleşik devreler, CMOS, Chemical sensor, Micromachining techniques, Integrated circuits
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Günümüzde toplum, çevre ve sağlık konusunda daha duyarlıdır. Bunun sonucu olarak, özellikle gelişen sanayi ve teknoloji ile birlikte, çevremizde bulunup, sağlığımızı etkileyen kimyasalların hızlı ve seçici bir şekilde algılanması daha da önem kazanmıştır. Değişik devre formlarında (pasif-resistör, aktif-mikroelektronik, akustik dalga), yarı-iletken tipi sensörler, 1960'lı yılların başından günümüze kadar, ticari uygulamalarda, bio-medikal, savunma ve endüstri alanlarında, kimyasalların türü ve miktarının ölçümünde yaygın olarak kullanılmakta dır. Bu tür devrelerin temel değerlendirme kriterleri; operasyonun basitliği, yapısının küçüklü ğü, maliyetinin ucuz olması, uzun ömürlü olması, tepkinin tekrarlanabilmesi, hassasiyeti ve seçiciliğidir. Pozlama, ince film, aşındırma, difüzyon ve yarı-iletken teknolojisinde meydana gelen gelişmeler, bugün kullandığımız yüksek hızda, düşük boyut ve fiyatlı entegre devrelerin üretimine imkan sağlamıştır. Daha çok iki boyutlu olan bu üretim teknolojisine, özel aşındırı cılar, aşındırma durdurma teknikleri ve geçici katmanların kombinasyonundan oluşan mikroiş- leme teknolojisi de eklenerek, üçüncü bir boyut kazandırılmıştır. Mikroişleme, mikron boyutlu yapıların üretimi için kullanılan tekniklerin genel adıdır. Mikroişleme tekniklerinin en önemli ayrıcalığı tümdevre (IC) yapımında kullanılan mikroelektronik endüstrisiyle aynı teknolojiyi kullanmasıdır. Bu iki üretim teknolojilerinin biriri ile olan benzerliği kullanılarak, mekanik yapıların ve bunları kontrol eden ve gözetleyen elektronik devrelerin aynı taban üzerinde gerçeklenmeleri sağlanarak, mikroelektromekanik (MEMS) yapıları oluşturulmuştur. Bu tezde, MEMS teknolojisi kullanılarak, performans parametreleri iyileştirilmiş kimyasal sensörlerinin ve sensör seçimine karar veren ve sinyali algılanabilir şekilde işleyen okuma ve kontrol tüm devrelerinin tasarımı ve üretimi gerçeklenmiştir. Bu amaçla matriksel yapılar kullanarak, seçiciliği ve duyarlılığı yüksek sensör sistemi ve yüksek sıcaklıkta ve düşük güc sarfiyatında çalışacak şekilde tasarlanmış ve simulasyon ile görülmüştür. Sensör işlenmesi için yüksek kazanç ve geniş bantlı işlemsel kuvvetlendirici tasarlanmış ve üretilmiştir.vıı
Özet (Çeviri)
REALIZATION OF CMOS COMPATIBLE MICROMACHINED CHEMICAL SENSORS ABSTRACT The chemical sensors are fabricated using IC manufacturing technologies, providing a smaller size and lower weight, lower power consumption, and lower cost due to the auto mated and batch production. During the last two decades, largely two-dimensional Inte grated Circuit (IC) fabrication technology has been extended into the third dimension by micromachining technologies [1]. Micromachining has been used to produce a growing vari ety of micromechanical structures, including automotive pressure sensors, airbag deployment accelerometers and many others [2-4]. Given the similarities in IC fabrication and microma chining, microelectronics and micromechanics may be integrated on a single chip, allowing an on-chip monitoring and control of the mechanical/chemical functions. This has led to the term microelectromechanical systems (MEMS) to describe this technology. The use of MEMS technology could provide a number of opportunities for gas sensors: the sensing elements can be miniaturized (reducing power consumption), multiple elements can be integrated into array configurations with each element optimized to sense a different gas, improved selec tivity/sensitivity and the integration of sensing and signal processing/control devices on the same substrate. In addition, due to the small mass of micromachined-sensor element, rapid thermal programming can be employed to introduce a level of kinetic selectivity into the operation of the sensor. In this thesis, realization of Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) com patible chemical sensors using micromachining technology will be explained. During this realization 3x2 sensor array is designed to improve the selectivity and sensitivity of the sen sor system. To address the needs of convenient and batch processes CMOS compatibility is incorporated inside the fabrication flow because CMOS compatibility offers convenient merging with read-out circuitry which comprises of operational transconductance ampli- fiers(OTAs). OTAs are preferred in this design because they assist the detection of the resistance changes at the sensor output. VI
Benzer Tezler
- A CMOS compatible uncooled infrared detector focal plane array for night vision applications using MEMS technology
Gece görüş uygulamaları için MEMS teknolojisi kullanarak üretilen CMOS uyumlu soğutmasız kızılötesi dedektör odak düzlem matrisi
DENİZ SABUNCUOĞLU TEZCAN
Doktora
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Çok düzeyli statik bellek gözesi ve kohonen türü yapay sinir ağına uygulanması
Multiple valued static storage cell and its application to kohonen type neural network
NURETTİN YAMAN ÖZELÇİ
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. UĞUR ÇİLİNGİROĞLU
- Anahtarlı kapasite (SC) devrelerinin spice programı ile analizi
Analysis of switched capacitor (SC) circutis using spice program
AHMET SALİM KURŞUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ALİ NUR GÖNÜLEREN
- Realization of a voltage controlled oscillator using 0.35 ?m SiGe-BiCMOS technology for multi-band applications
0.35 ?m SiGe-BiCMOS teknolojisi kullanılarak çoklu band uygulamaları için gerilim kontrollü osilatör devresinin gerçeklenmesi
AHMET KEMAL BAKKALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Realization of readout integrated circuit (ROIC) for an array of 288x4, N-on-P type HgCdTe long wave infrared detectors
288x4, P üzeri N türü HgCdTe uzun dalga boyu kızılötesi dedektör dizini için entegre okuma devresinin gerçekleştirilmesi
HÜSEYİN KAYAHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAŞAR GÜRBÜZ