آزمایشگاه تحقیقاتی ساخت و مشخصه­ یابی حسگرهای الکترونیکی

Fabrication and Characterization of Electronic Sensors (FCES)

 

مدیر آزمایشگاه:

دکتر نوید علایی شینی

 

 

استادیار دانشگاه شهید چمران اهواز

پست الکترونیکی: n.alaei@scu.ac.ir , navid_alaei@yahoo.com

 

معرفی زمینه فعالیت آزمایشگاه:

موضوع تحقیقاتی حسگرها یک موضوع بین رشته­ ایی است که از دانش علوم پایه شامل علوم فیزیک، شیمی و زیست شناسی و همچنین دانش مهندسی در رشته ­های مختلف از جمله: مهندسی برق و الکترونیک، مهندسی مواد و مهندسی مکانیک بهره می ­برد. مبانی عملکرد حسگرها به صورت عمده، بر پایه اصول علم فیزیک و شیمی بیان می­شود و خروجی حسگرها در بسیاری موارد یک کمیت الکتریکی مثل ولتاژ، جریان، بار یا تغییر در مقاومت الکتریکی است. در حسگرهای زیستی نیز کمیت ­های زیستی با استفاده از روش هایی به سیگنال الکتریکی قابل پردازش تبدیل می­شوند. می توان گفت که در دنیای فن آوری امروز اکثر حسگرها، از نوع الکترونیکی هستند. بدین معنی که این حسگرها کمیت مورد اندازه­ گیری را به سیگنال الکتریکی قابل پردازش توسط مدارات الکترونیکی تبدیل می کنند. در ساخت حسگرها از دانش رشته های مختلف مهندسی استفاده می شود. در حسگرهای نیم رسانا قسمت حساسه از جنس نیم رسانا است و نیاز به دانستن ویژگی ها و کاربردهای انواع نیم رساناها و روشهای ساخت و حساس سازی این نوع مواد است. پس از ساخت حسگر نیاز است که عملیات مشخصه یابی بر روی آن انجام شود. بدین صورت که با ایجاد سیستم مناسب، کمیت مورد اندازه گیری تغییر داده می شود و پاسخ حسگر به این تغییرات مورد بررسی قرار گیرد. هدف از مشخصه یابی بررسی ویژگی های حسگری برای افزاره ساخته شده است. از جمله این ویژگی ها میزان حساسیت، دقت، صحت، تکرار پذیری و محدود پاسخ دهی حسگر است. پس از اطمینان از ایجاد سیگنال الکتریکی قابل قبول توسط حسگر، مدارات الکترونیکی مناسب باید طرح و پیادسازی شوند تا عملیات تقویت، فیلتر، نمایش و ارسال داده بر سیگنال خروجی حسگر انجام شود. مجموعه حسگر و مدارات الکترونیکی پردازش سیگنال آن تشکیل یک سیستم حسگری می دهند. زمینه فعالیت این آزمایشگاه طراحی و ساخت حسگرهای الکترونیکی و به صورت خاص حسگرهای از جنس نیم رسانا و مشخصه یابی حسگرها و همچنین ساخت سیستمهای حسگری است.

 

اهداف آزمایشگاه:

هدف از فعالیت این آزمایشگاه تحقیقاتی، افزایش دانش و تجربه عملی و کاربردی در زمینه طراحی و ساخت حسگرهای الکترونیکی و نیم ­رسانا و مدارات الکترونیکی آنها و همچنین ارایه خدمات آزمایشگاهی و محصولاتی در این حوزه است. در راستای تحقق این اهداف، آزمایشگاه به پرورش محققین توانمند در این حوزه تخصصی می پردازد تا علاوه بر تولیدات علمی بتواند خدمات مهندسی و همچنین محصولات فن ­آورانه ارایه دهد. خدمات و محصولات این آزمایشگاه با توجه به نیاز صنایع مختلف به حسگرها و سیستم ­های حسگری، قابل ارایه به صنایع کشور و مراکز پژوهشی و دانشگاهی است.

 

سابقه دانشگاهی مرتبط با موضوع فعالیت آزمایشگاه:

سابقه تدریس چندین ساله دروس مرتبط با موضوع حسگرها و پردازش سیگنال آنالوگ و دیجیتال و همچنین ساخت حسگرها و سیستم های حسگری مختلف در پروژه های دانشگاهی و تحقیقاتی گوناگون، پشتوانه علمی و عملی برای فعالیت این آزمایشگاه تحقیقاتی است. از سوابق آموزشی تدریس دروس ذکر شده در زیر است:

1. "حسگرهای نیمه هادی" درس دوره تحصیلات تکمیلی.
2. "نیم رسانا های اکسید فلزی" درس دوره تحصیلات تکمیلی.
3. "طراحی سیستم های الکترونیکی" درس دوره کارشناسی.
4. "طراحی سیستم های ریز پردازنده ای" درس دوره کارشناسی.
5. "ابزار دقیق" درس دوره کارشناسی.
6. " الکترونیک 2" درس دوره کارشناسی.
7. " سیستم دیجیتال 2" درس دوره کارشناسی.
8. تدریس آزمایشگاههای الکترونیک، تکنیک پالس، مدارهای مخابراتی برای دوره کارشناسی.

 

انتشارات علمی در ارتباط با موضوع:

 Farshid Raissi, and Navid Alaei-Sheini. "Highly sensitive near IR detectors using n-type porous Si." Sensors and Actuators A: Physical 104.2, pp. 117-120, 2003.

 Faramarz Hossein-Babaei, Mehdi M. Lajvardi, and Navid Alaei-Sheini. "The energy barrier at noble metal/TiO₂ junctions." Applied Physics Letters 106.8083503, 2015.

 Faramarz Hossein-Babaei, and Navid Alaei-Sheini. "Electronic Conduction in Ti/Poly-TiO₂/Ti Structures." Scientific reports 6, 29624, 2016.

 Faramarz Hossein-Babaei, Navid Alaei-Sheini, and Mojtaba Jahangiri. "The ohmic contact between zinc oxide and highly oriented pyrolytic graphite." Materials Letters 192 pp. 52-55, 2017.

Mohamd Reza Havasi, Mohad Javad Shiekhdavoodi, Navid Alaei-Sheini, and M. Sami, M. "Design, development and evaluation of a digital tractor dynamometer". Asian Journal of Agricultural Sciences, 4(2), pp. 145-148, 2012.

Navid Alaei-Sheini, and Mahsa Rohani. "Ag-doped titanium dioxide gas sensor." IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 108. No. 1. IOP Publishing, 2016.

 Navid Alaei-Sheini, and Mahsa Rohani. " Resistive Switching in Platinum/Titanium Dioxide Schottky Diode." 27^th Iranian Conference on Electrical Engineerring  ICEE2019, 2019.

 

تجهیزات موجود در آزمایشگاه:

• سیستم ­های لایه نشانی تبخیری در خلا مدل TVS-1 برای ایجاد لایه­ های نازک فلزی و آزمایش در خلا.
• محفظه با قابلیت تنظیم دما و رطوبت برای آزمایش حسگرها در شرایط محیطی مختلف.
• رایانه مجهز به کارت جمع ­آوری داده و کارت اسیلوسکوپ برای ثبت و پردازش مشخصات الکتریکی.
• میزهای کار الکترونیکی مجهز به: اسیلوسکوپ و مولتی ­متر و منبع تغذیه و هویه هوای گرم برای ساخت مدارات الکترونیکی و آزمایش آنها.
• دستگاه سنجش سلف، خازن و مقاومت برای بررسی ویژگی های امپدانسی.
• اسیلوسکوپ حافظه ­دار قابل حمل برای ذخیره داده ها.
• ابزار مکانیکی برای مونتاژ قطعات و آماده­سازی و نصب قطعات و نمونه های آزمایشگاهی.
• فلزات و مواد با خلوص آزمایشگاهی برای ایجاد لایه های نازک دلخواه.

 

پروژه های فعال آزمایشگاه:

• ساخت حسگر گاز اکسید فلزی نوع P.
• ساخت حسگر فشاری لایه نازک.
• ساخت سیستم سنجش قند خون.
• ساخت سیستم سنجش آلودگی هوا با روش نوری.
• ساخت سیستم های حسگرهای مغناطیسی نوع ترانسفورماتوری.

 

خدمات قابل ارایه توسط آزمایشگاه:

با توجه به تجهیزات موجود در این آزمایشگاه، امکان ارایه خدمات آزمایشگاهی زیر به محققین دانشگاهی و صنایع کشور فراهم است.  

همچنین این آزمایشگاه آمادگی برگزاری دوره های آموزشی و کارگاه های عملی در زمینه حسگرهای الکترونیکی را دارد