Nghiên cứu thiết kế một thiết bị cảnh báo

BÁO CÁO TÓM TẮT ĐÊ TÀI N G H IÊ N C Ứ U T H I Ế T K Ể M Ộ T T H I Ế T 13Ị C Ả N H B Á O M Ã S Ố : Q T-02-08 Chủ trì đề tài: P H Ạ M Q U Ố C T R I Ệ uỊ Cán tham gia: PHẠM Đ Ú C V Ấ N M ục tiêu nội dung ngliiên cứu: a) Muc tiêu: 4- Nghiôn cứu nguyên tắc hoại (.lộng mội số loại đầu báo + Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện lên đầu báo + Thiết kế mạch điện tử thực chức níing cảnh giới + Khảo sát hoạt động, diều chỉnh chế độ hoạt động thiết bị, nghiên cứu khả mở rộng loại đàu đo, đánh giá sơ hộ hiệu thiết bị b) Nôi dung + Nghiên cứu nguyên lý, tìm nguyên tắc hoạt động phù hợp + Thử nghiệm Sensor + Lắp mạch điện tử thực tính cảnh giới + K iểm tra, hiệu chỉnh thảo luận Các kết clạt ctược: + Đã nghiên cứu hiệu ứng nghiệm lại thiết bị điện tử: Điều quan tâm đạt được, hiệu ứng trạng thái + Đ íì Ihỉr nghiệm thành cơng loại cảm hiến dùng cảnh giới: - Cảm hiến Tỉr-Cơ - Cảm biến Quang-Điộn f"^A h OI - H * Sỉ '■ • - Kết cụ thể: Cơng trình K H : báo đăng Tạp chí K H Đ H Q G H N : SỐ 2/20Ơ2 số 4/2002 (phẩn Phụ lục) - Hướng dẫn Khoá luận Tốt nghiệp Iheo hướng đề tài Tình hình kinh phí đề tòi: + K in h phí cấp: 10.000.000 (Mười Iriộu đồng) + Chi: Nội dung - Mục 114: Th khốn chun mơn - M ục 119: Vật tư - Quản lý phí 4% TỔiiịị cộng: Chi 7.000.000 2.600.000 đồng 400.000 đồng 10.000.000 dồng BRIEF OF THE PROJECT STUDY ON DESIGN OF DEFENSIVE EQUIPM ENT THE CODE NUMBER: Q T-02-08 The manager: P IIA M Q U O C T R IE U W ith The participation of: i PI IA M D U C V A N Purpose and contents 4r tlie Researching + To research the principle of son^e kinds of sensor + To study Ihe sensitivity of sensors + To investigate the able for applying this kind of sensor into the defensive equipment + The elcctrical polcnlion of sensor has been measured + One electronical curcuit has been built + The characteristisc of equipment also have been investigated Results + H.N.Nhat, P.Q.Trieu A new method for sepcration of random noise from capacitance signal in D L T S measurement Journal o f science, V N U , N r 2, 2002, p 32 + H.N.Nhat, P.Q.Trieu Reference levels, signal forms and determination of emission factor in D LT S Journal o f science, VN U , N r 4, 2002, p.28 X Á C NI IẬN CỦA 13CN KI IOA CHỈ TR Ì Đ Ẻ TÀ1 Ph ạm Q uốc T riệ u MỤC LỤC Chương 1- Tổng quan tíiict bị cảnh báo - Thiết bi báo động 1.2- Môt số đầu báo thông thường Chương 2- Một số mạch điện tử Cơ bẩn thiết bị báo động thong dung 2.1- Nguồn ổn áp 2.2- Đa hài 2.3- Khuếch đai thuât toán 2.4- Tầng khuếch đai cóng suất Chương 3- Khảo sát thiết bị dùng cảin biến Từ-Điện 3.1- Nguyên lý tối thiểu của máy báo động 3.2- Mơ hình máy báo động 3.3- Thảo luân Chương 4- Khảo sát thiết bị dùng tlầu thu Q uang 4.1- Nguyên lý dâu thu quang - Ilệ thống mạch Iruyền lín hiệu báo dộng đầu thu qiuing 4.3- Thảo luân Kết luân Tài liêu thiini khảo 12 17 20 24 30 31 45 47 50 54 J U ỈƯ ON OI , T ổ N C ĩ ()\ ỉA N vA T i l l i n ' , RỊ B Á O F )Ộ N C Ì 1.1 Thiết 111 hácMlỌiiịĩ: U L Khái niệm: Thiốl bị háo dộng líì mội hẹ tliốnp p lu r n g tiện, íhiốl bị chiiyrn Itpìmli dược ghép nơi với Theo niiirng nguyốn lý riổng nliằm hào vộ tài s;’m Hiển II' Đẩu báo Mach xử Mạch vào lý - - \ Ngưồn ỉ ỉ ìn ĩ ìỉ l : Sơ đồ khối t ủ a tttứy báo động 1.1.2 Các phận máy báo dùng; [3] Một máy báo động tìr đơn giiín (lốn phức lạp phải có CMC In* Ịilr •n RỈUI để (lảm nhiệm clirợc nhiệm vụ nó: + Bộ phạn cliẻu khiển + 130 phận báo dộng + Đáu báo (ì Bộ phận diều khiển: Đây bơ phận cliủ cAu lạo tuỳ thuộc vAo lừiTg loại máy CH llic N< có nhiệm vụ kiổni tra Cik’ cluiyổn niạcli lừ xa (liổu kliiổn hộ |>híỊn l>;ít> (Immi phát lệnh báo (lộng phát xảy hiến động ctó định lnrliá! Arn (còi, clnitMig 1(1.0 pli:íi ánh sáng (dèn) tliiủt bị lự (lộng gọi diện thoại Tu ỳ vào mực (lích nin 1:1I ‘‘:ir lí (lụng phận báo (lộng clm ptùi liợp V í (lụ: muốn bắt quà tang kẻ ginn lliì !;;íliiỌn kliói ới file Iipiiổn fltn IhiHili, luổng gi»v + Nlmợc điểm: - ( Ỉ iỉí lliim li CÍH) liơn nhrniịỉ d i e m MÙI I m i i Ị ’ khti v ụ c hiỉn vệ (1(1 nítng lirợnp r u n IÀM M 11■*I> lliỊ! lu Vi Iiliimg vẠI (liO bíìnp kim l(i;ũ C(í kícli llurtrc Itni linộc c;k' miil pi I ■»11 ■ ’ I ii" - ( Vi - I)ỗ b iío (lộiif! n ilõm (1(11 ạp Am k h í q iiy ổ H , c c (lộ n g (•(» d iệ n s r l Ỉ )(1 nhuiiji (ill - nliim*- diổm IiOmi mà npirừi til sir (luiip liỏ 'luít 1»i*"■T1 'li (tộnp (liing sóng Ciio (ÍÌII (1 nltunp, clịa (ticm liíin vệ C() nliiéii npuõii An iliMtili IM nhiều (những 11'ti kliơnp Hiò (limp họ phĩíi srýpp Am líìn) R Denote: should be recorded and i f 1/F w as (oo large, it might happen that no point should be recorded W e will now co n sid e r o n ly the case w here tlie w hole band [ C ( t i - d ) , C(t-td)] t( D = s - A»;[cxp(rr/) -! AC is fu lfilled w ith the c x p f rr / ) transients \vc h a v e finally: 2d s(T) = - r t + A — ► I ỊPu te (4) Providing that (I is picsci the ÌỈ is al\\:iys constant The s(T) can be obtained by setlinp: frequency s(T) - c —f ’„, (5) Note tlml this rotation (5) hnlils only if Ilk1 vibralinn c y c ic 1/F is sm all enough com pnrcd 111 the proper relaxation time of the transients I lie accuracy o f Ihe mclliod depends w holly nil the accuracy n f this relation Ry varyinp (lie lime t Ihr line (4) can l'f construclcd and ils slope reveals the emission r I I- I rl) rig I The o c t t u c i H f o j tile irm iM c itl sitỊH tih w ill'll the p a ir yihrnU'S w ith 1m ini! V freq u en t ics ỉlh c n f/ir frequency w a s set fo rg e enough co m p n rcd In flic pro/'ct relaxation lim e the w hole band o f the transient I i r i s recnaicd O th erw ise n l tlic lo w er vibm rirtn freq u en cy only son ic sc y tìtcn ís ( ỉf lire H n m ii'n i f i l l in siítc I he y(C„)\ hn*5 dìiiit.p valuos The average value of a variable X defined on the probability distribution /■>(£) of a random variable £ will be denoted by < X >(_ Practically we will consider the nvf*ra^o values of X — E x p ( - E / k T ) and L n ( X ) according to probability distribution of emission factor p(f) Generally, the small p — s denotes density function where the capital p moans niMiulativp probability ;{ A rnnclnm noiso wit.h uniform p ro b a b ility distrib u tio n in whole rangp of frrq iifn r i c s is r a l l r r l w h i t e r a n d o m noise W h i t e r a n d o m noi s e ill r e s t r i c t e d a r o a o f fr , ( V ) r i | H oang N a m N h a t, P h a m Quoc Vietí Level analysis was carrinH out USÌIIR Min classical Lang’s DLTS sclicme |:ỉ) for two c;iss: a) filtered by lock-in; b) filtered by p(i) Fig.6 shows the resulting DLTS sprctin for t hosr* cases at noise 2% As srra >(c)-filtorod signal reveals the two prosot rloso-spnc Pfl Irvr'lp wliilc tlir* lock-ill filtered siftiifil sees only tlicir average at 0.34 cV As noise increases tlio spcct.rum of till-filtered signal bocomos unstable and failed to provide meaningful result c) M e a s u r e m e n t w i t h S i A u s a m p l e Tho nioHsurcmont WHS carrird on Si A 11 sample This sampln liiis bnrn invosl ig;Uf’(i b y Fourif'r I ) L I 'S [(f) pp;ik h a s r!>! I'ln/S 7r.( 1!.)SS) f) s w P m v c t H l icr, Com} ) L D o h n f w ' w s k i ritt/s ( ' m i n i u m , ( 1!)S ) J» M A H I ’ c i k r r , 10 !) , lit I p : / / \ v \ v w m r c n c u k / < n n / ] ; i p h r e / l n | > h r r ' h i ml ẰJÍ\L Í ĨŨO liịuuu u m u n 1NƯ1 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI ISSN Ũ866 '8612 KHO JOURNAL TOA M ATHEM A VNU JOURNAL OF SCIENCE Mathematics - Physics T.XVHI Nq4 2002 Ii REFERENCE LEVELS, SIGNAL FORMS AND DETERMINATION OF EMISSION FACTOR IN DLTS H o a n g N a m N h a t a n d P h a m Q u o c T r ie u Department o f Physics, College of Sciences, VN U Abstract The existence of reference levels of E Ĩ g n a l s which determine directly the temperature dependence of emission factor in deep level transient phenomena is discusscd The basic algebraic structure of reference levels in the classical DLTS is studied and various signal forms with derived reference levels are given We then demonstrnte the use of these signal forms and compare them with the classical DLTS double boxcar signal Keywords Signal form s, reference levels, DLTS, deep trap Introduction The existen ce of th e deep lev els is an im portant phenom enon in sem iconductor physics It is w ell-know n th a t they cause many considerable behaviours of m aterials The characterization o f the deep traps faced many difficu lties until 1974 w hen Lang has introduced a spectroscopic m ethod called the Deep Level T ransient Spectroscopy (DLTS) [1] T his allow s to deduce from th e exponential capacitance decays CỤ) = ACe '"' th e basic physical param eters o f th e traps such as the activation energy, Time capture cross-section and concentration The Lang's m ethod has been widely accepted today as Fig.l Lang's m ethod scans th e standard tool, althou gh it has S(T)=C(iJ)-C (i2) for various tj and < several lim itation s such as th e slow settin g s and draws th e tem perature run and r e la tiv e ^ low resolu tion To dependence of S(T) The m axim um extract th e trap param eters from th e determ ine th e tem peratu res T of the exponential decays, L ang has em ission factor emai set forth by the rate introduced th e signal form w indow s S {T )-C (t j) -C(t^) - tech n ically realized u sin g a double boxcar circuit, w hich m onitors th e capacitance tra n sie n ts at tw o different tim es This function S{T) has a desirable property th at it shov F m axi m al g a i n at certain temperature relnted to th e double boxcar rate windows Betting So by scanning th e S(T) over tem perature several tim es one obtains the 28 Reference levels, sig n a l form s a n d d eterm in ation o f 29 functional dependence o f em ission factor on tem perature e—f(T) nnd rnn construct th e A rhenỉus plot ln f e /7 ^ versu s 1000/T for the determ ination of trap param eters (F ig l) The key elem en t in th is technique is th u s the determ ination of the tem peratu re dependence e=f(T) Up to now, m any a ttem p ts have been made in th is field to improve the DLTS m ethod Am ong th e tech n iq u es th a t have been reported [2-14] (the list is certainly not com plete), there are tw o th a t attracted general attention: the Fourier a n d the Laplace technique T hese are both transform ation m ethods m anipulating with the whole range of m easured data, usually digitally recorded 512 or 1024 points Recall that th e classical S(T) u ses only points* and throws the refit nway In general tlic Fourier and the Laplace sign al forms show more sen sitive peak structure of the gain, but since they not involve any rate window the exact em ission factor nt the m axim al gain can not be calculated in advance Thus the correspondence of tho peaks and the deep cen ters appears in th ese cases somehow subtle and arbitrary A common featu re of all spectroscopic m ethods is the presen tation of the analytic algorithm converting th e set of the capacitance tran sien ts C(t), each of them has been recorded at som e preset tem perature T, into th e specific values of certain analytic functions /■„(T), show ing the peak structures according to T The /^(T) have two im portant properties: (1) they are spectroscopic in th e context that each of th e peaks in f n(T) can be associated with one specific deep center and (2) they are linear, i.e th e A rhenius plot [ln(e/T2) versus 1000/T] transform ation of tho m axim a of arbitrarily chosen peak is linear The functions f„(T) represent the algorithm and usu ally th e m ethod is nam ed after f„(T) H ereinafter the f nỰT) aro refereed to as the signal form For short we may remove the index n denoting tho tim e-scttin gs and use fX1) in stead of f n{T) The different signal form s involve the different num ber of m easured data and have the different ability in separation of th e overlapping deep cen ters The classical Lang's signal form, for exam ple, involves only points in th e w hole tran sien t, w hereas th e Fourier and the Laplace signal forms are com posed principally of th e whole tran sien t There is not known until today any other spectroscopic sign al form than th e above three In th is work we presen t th e study of th e algebraic structure of the Lang's classical signal form S(T) show ing th at this form p ossesses a desirable property of h a v in g a so-called re fe re n ce level of sig n a l w h ich directly d e te r m in e s th e relation sh ip e ^ T ) T h is property of DLTS was not reported anyw here before, w p then introduce the cjasses of manv other signnl forms having the MH1P nlgpl'inic structure of th e reference levels and reducing the Lang's form as a spccinl casp ill contrast to th e Lang's form th a t involves values of C(t), there is a cliiPfi of forms which involve only sin gle value C(t) This is a surprising fact those forms also provide th e peak structure of gain according to T The L a n g s signal form IS extended into the class of sign al forms which contains m any other forms providmp 30 H o a n g N am N h a t, P h a tn Q uoc Trieu th e sam e resu lts as th e Lang's form The fact th at th ere ex ist many annlytic functions / ( T) fu lfilled th e requirem ent of being th e signal forms is first described in th is paper T h e r e f e r e n c e l e v e l s in L a n g 's s ig n a l fo r m S (T ) a n d t h e ir a lg e b r n ic structure The dependence of the capacitance tran sien t C(t) on tim e t is considered in general case as: C(0 = C0 + Z / t r ie ,