شبيه سازي حسگر دما با استفاده از فيلم نازك پلاتين

Simulation of Temperature sensor using Platinum thin film

در سالهاي اخير استفاده از تكنولوژي MEMS براي ساخت حسگر هاي گوناگون از جمله حسگر دما مورد توجه قرار گرفته است. در حسگر هاي دماي مقاومتي (RTD) ، با تغيير دما مقاومت هاي مختلف ايجاد مي شود. پلاتين در ضخامت هايي بيشتر از 100 نانومتر داراي خواصي حرارتي و الكتريكي مشخصي مي باشند كه با معادلات مرسوم قابل پيش بيني هستند. اما در ضخامتهاي كمتر معادلات حاكم بر پارامتر هاي حرارتي و الكتريكي لايه نازك ، مانند مقاوت ويژه و رسانندگي گرمايي، تغيير مي كنند. در اين پژوهش با شبيه سازي در نرم افزار چند فيزيكي COMSOL فيزيك هاي موثر از جمله انتقال حرارت ( جامدات و سيالات)، الكتريسيته و همچنين برهمكنش ميان آن ها به طور همزمان در نظر گرفته شده است. در كار حاضر با ثابت نگه داشتن ولتاژ، تغييرات مقاومت و جريان براي ضخامت و عرض هاي مختلف سيم پلاتيني اندازه گيري شده است. با توجه به نتايج بدست آمده، حساسيت با كاهش عرض و ضخامت لايه نازك پلاتيني صورت نمايي افزايش يافته و زمان پاسخ دهي با افزايش ضخامت بيشتر مي شود و لذا مي توان بر حسب كاربرد، هندسه مورد نظر را جهت داشتن حساسيت و زمان پاسخ مناسب از نتايج شبيه سازي انتخاب كرد

In recent years MEMS technology has been used to fabricate various devices such as temperature sensors.in Resistance Temperature Detectors (RTDs) change in temperature cause variation of electrical resistance. Platinum in thicknesses greater than 100 nm has predictable thermal and electrical properties that are specific by conventional equations. But thermal and electrical behavior such as resistivity and thermal conductivity, will be changed in less thicknesses. In this study, by using Multiphasic COMSOL 5.1 effective physics such as heat transfer and electricity as well as the interaction between them are considered at the same time for RTD. In this paper, current and resistance variations have been analyzed with various thickness and widths of platinum film. Also the bias voltage had been constant. According to the results, sensitivity of thin film platinum increases exponentially by decrease in Width and thickness of platinum films. Proper geometry for thin film platinum , based on its application, Can be chose from simulation results.