Témavezető: Bíró Ferenc Gázérzékelők, mikro méretű eszközök kutatás-fejlesztése Témavezető: Bíró Ferenc Készítette: B. Kiss Bálint Várpalota, Képesség és Tehetségfejlesztő M. I. Mentorom: Molnárné Dr. László Andrea 2013.06.27

A gázszenzor Szenzor (érzékelő): elektronikus alkatrész, eszkösz. A gázérzékelők a szenzorok közé tartoznak, kiemelt fontosságu érzékelők. A gázérzékelők kutatása, fejlestése a robbanás veszélyes gázokhoz kapcsolódnak. Az iparosodás korának fő energiahordozója a szén volt így a sújtólégrobbanások nagyon gyakorivá váltak (1600-1800). Az iparnak szüksége volt,egy megelőző eszközre.

A gázszenzorok rövid története Fontossága a bányászati iparban: Őse: Sir Humphry Davy Davy lámpája 1815 -1839 ->1980-ig Pellisztor 1960-> feltalálója Alan Baker - bányászati felhasználás MEMS Micro-Electro-Mechanical System Mikroelektromechanikai rendszer MIKROPELLISZTOR kifejletését teszi lehetővé.Kisebb méret, kisebb fogyasztás, hordozható rendszer.

A pellisztorok működése 1.Egy katalitikus anyaggal bevont ízzószálat (platina meandert) felízzitunk 2.Az ízzószál az éghető gázokat lobbanáspontjuk alatt elégei (katalizis). 3. A gázok égésekor felszabaduló hő megnöveli az izzószál,hőmérsékletét-- >ellenállását (fémek hőmérsékleti együtthatója nagy). 4.Ez a változás mutatja a gáz adott koncentráció feletti jelenlétét. "A pellisztorok működése azon a fizikai elven alapul, hogy az éghető gázok égésekor felszabaduló hő mérése megfelelő körülmények között alkalmas a gáz koncentrációjának a mérésére. " A környezet által okozott hőhatások kiküszöbölése erdekében, a pelisztort egy olyan áramkörbe helyezzük, amelynek kimenetén a katalitikus reakcióból származó ellenállás változásnak megfelelő feszültség esés keletkezik.

Áramköri elrendezés, a Wheatstone-híd Négy hídba kötött elenállásból felépített áramkör. A híd kiegyenlíthető: R1:R2 = R3:R4 D és B mérési pontok közt csak akkor jelenik meg feszültség ha az egyik ellenállás, így az ellenállás párok aránya, megváltozik. A szenzorban két izzószál van: 1. katalizátorral bevont-->éghető gázt elégeti --> + HŐ --> + ELLENÁLLÁS 2. referencia--> nem égeti a gázt, ellenállás változást csak a környezet hővezetése okoz.

Pellisztorok elkészítése Szilicium lapra egy "multi réteget" viszünk fel, ebből alakítjuk ki a felfügesztett platina meander párokat . Az egyik izzószálat katalitikus, a párját pedig a referencia anyaggal vonjuk be. A chipek nagysága 1x1 mm, egy Si lapon több száz van, gyémántporos tárcsával és a megmukáláskor készített marásokkal daraboljuk. Az elkészült szenzort tokozzuk, a tokozáson belüli vezetékezést ultrahang frekvenciás huzalkötő géppel végezzük.

Mérés A mérést mikroszkóp alatt, tűsmérővel végeztem.

Tesztelés Fűtőtestek meghajtása áramgenerátorral. Feszültségmérés sokcsatornás multiméterrel. Gázérzékenységet Wheatstone hídba kapcsolt pellisztoron mértük minden esetben.

Metán mérése Metán katalízis külöböző hőmérsékletű fűtőtesteken. Detektálás nehéz, magas hőmérsékletet igényel (nagy teljesítmény felvétel). LEL : Lower Explosive Limit, (Alsó Robbanási Határ).

Köszönetnyílvánítás Köszönöm hogy résztvehettem az MFA Nyári iskolában: Az MFA Nyári Iskola szervezőinek A Bíráló Bizottságnak Dr. Daróczi Csaba szervezőnek Témavezető mentoromnak: Bíró Ferencnek, Dr. Dücső Csabának, Jelivek Évának A mikrotechnológia osztály dolgozóinak Mentoromnak: Molnárné Dr. László Andreának

Köszömöm szépean a figyelmet! eskolar.com