Reliable Mircohotplate Design for High temperature Gas Sensing and IR Source

Hasan GÖKTAŞ

doi:https://doi.org/10.21597/jist.554570

Makale detayları

Reliable Mircohotplate Design for High temperature Gas Sensing and IR Source

Yazarlar:

Hasan GÖKTAŞ

Yayıncı:

Igdir University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Journal of the Institute of Science and Technology 2019 Vol.9 Issue 3, pp.1351-1358

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2019

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000464889

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2536-4618

DOI:

https://doi.org/10.21597/jist.554570

Özet:

 


While Microhotplates (MHPs) keeps very important place in many critical applications such as high temperature gas sensing and building IR source, they still suffer from short term reliability due to high thermal stress at relatively high temperatures. Here we demonstrate low thermal stress design at high temperatures by combining the advantages of spring type structure and compatible materials in terms of thermal expansion constant. FEM results demonstrated that, the main mechanism behind achieving low thermal stress is using compatible materials. A low thermal stress of 180 MPa at 2119 K was achieved by using SiN/Polysilicon/SiN stack with a spring type design via FEM tool. The response time required to reach 2076 K was calculated as 200 ms with 3.47mW power consumption.


.

 


Microhotplate’ler (MHP) yüksek sıcaklıklarda gaz algılanması, ve IR kaynağı yapımı gibi çok önemli uygulama alanlarına sahip olmasına rağmen, göreceli yüksek sıcaklıklarda çalıştırıldıklarında oluşan yüksek termal stres’lerden dolayı kısa süreli dayanaklığa sahiptirler. Bu çalışmada yüksek sıcaklıklarda düşük termal stres’e sahip bir dizaynı, spring tipi dizaynın ve termal genleşme sabitleri yakın olan malzeme seçimininin avantajlarını birleştirerek elde ettik. FEM sonuçları düşük termal stres elde edebilmesini sağlayan ana etkenin termal genleşme sabitleri yakın malzemeler seçmek olduğunu göstermiştir. SiN/Polysilicon/SiN katmanlarına ship spring tipi dizayn sayesinde 2119 K sıcaklığında 180 MPa gibi düşük termal stres FEM kullanılarak elde edilmiştir. Sıcaklığın 2076 K değerine ulaşması için gereken tepkime süresi ve güç tüketimi 200 ms ve 3.47 mW olarak hesaplanmıştır.

.

Makale detayları

Reliable Mircohotplate Design for High temperature Gas Sensing and IR Source

Yazarlar: Hasan GÖKTAŞ

Yayıncı: Igdir University

Ana Başlıklar: Uygulamalı fizik

Dergi: Journal of the Institute of Science and Technology 2019 Vol.9 Issue 3, pp.1351-1358

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 8/2019

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000464889

Sıklık: Üç Aylık

eISSN: 2536-4618

DOI: https://doi.org/10.21597/jist.554570

Sayı

Yazarlar:

Hasan GÖKTAŞ

Yayıncı:

Igdir University

Ana Başlıklar:

Uygulamalı fizik

Dergi:

Journal of the Institute of Science and Technology 2019 Vol.9 Issue 3, pp.1351-1358

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2019

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000464889

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2536-4618

DOI:

https://doi.org/10.21597/jist.554570