Elektrische Charakterisierung von interdigitalen Elektroden (IDEs)

Interdigitale Elektroden (IDEs) werden in der medizinischen Elektronikindustrie häufig als Drucksensoren und -wandler eingesetzt. IDEs werden auch als Dehnungsmessstreifen und Kraftsensoren sowie in chemischen Sensoren eingesetzt. Um IDEs zu charakterisieren, müssen elektrische Messungen von Widerstand, Kapazität und Impedanz durchgeführt werden. In diesem Artikel wird beschrieben, wie man eine elektrische Analyse von IDEs durchführt.

Übersicht über verzahnte Elektroden

Eine Interdigitale Elektrode (IDE) ist eine Art von Elektrode, die aus zwei Sätzen von eng beieinander liegenden Fingern besteht, die so gestaltet sind, dass sie mit der Oberfläche eines zu untersuchenden Materials in Kontakt kommen. Die Finger sind durch kleine Abstände voneinander getrennt, typischerweise im Mikrometerbereich.

Die Finger können aus verschiedenen Metallen hergestellt werden und sind elektrisch voneinander isoliert. Hochwertige IDEs haben eine hohe Auflösung, ein geringes Rauschen und können mit hohen Frequenzen arbeiten. Aus diesen Gründen werden IDEs in Geräten wie Drucksensoren, Dehnungssensoren und RFID-Lesegeräten verwendet.

So kann beispielsweise ein mit einem Polymer beschichtetes IDE als Dehnungsmessstreifen verwendet werden. Wenn die Elektroden auseinander gezogen werden, erhöht sich die Kapazität des Polymers, die dann mit dem Abstand zwischen den Fingern des IDE korreliert werden kann.

Kapazität, Widerstand und Impedanz

Ein IDE kann als ein Schaltkreis modelliert werden, der eine Widerstand und ein Kondensator in Reiheund Messungen der elektrischen Eigenschaften von IDEs können entweder mit einem hochpräzisen LCR-Meter oder eine bescheidene Multimeter.

Zu den wichtigsten Parametern, die die Leistung eines IDEs bestimmen, gehören Kapazität, Widerstand und Impedanz. Im Idealfall hängen diese Parameter nur von den Eigenschaften des Materials ab, das sich zwischen den Fingern des IDEs befindet.

Die Kapazität ist ein Maß für die im Material zwischen den Fingern des IDEs gespeicherten Ladungen, während der Widerstand die Menge an Energie angibt, die abgeleitet wird, wenn elektrischer Strom durch das IDE fließt. Ähnlich wie der Widerstand misst die Impedanz den Widerstand gegen wechselnde (z. B. sinusförmige) elektrische Stromflüsse.

Impedanz und Widerstand haben die Einheit Ohm (Ω), während die Kapazität in Picofarad (pF) gemessen wird.

Die Impedanz eines IDE wird gemessen, indem eine oszillierende Spannung mit einer bestimmten Frequenz zwischen den beiden Fingern angelegt und der durch das Gerät fließende Strom gemessen wird. Die gemessene Impedanz hängt von der Frequenz ab. Daher ist es wichtig, einen Frequenzbereich zu wählen, der für die Anwendung, in der das IDE eingesetzt werden soll, relevant ist.

Im Gegensatz dazu variieren der Widerstand und die Kapazität eines IDE bei unterschiedlichen Frequenzen nur wenig, so dass diese Messungen mit einem Standardmultimeter durchgeführt werden können.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend wurde in diesem Artikel auf wichtige Größen eingegangen, die zur Charakterisierung von IDEs verwendet werden können, darunter Widerstand, Kapazität und Impedanz. Platypus Technologies fertigt benutzerdefinierte interdigitale Elektroden für Ihre Anwendung. Typische Projekte umfassen IDEs aus Gold, Silber, Platin oder Aluminium auf Substraten wie Glas, Siliziumwafern und flexiblen Kunststoffen. Unser Unternehmen besitzt und betreibt außerdem eine hochpräzises LCR-Meter die zur Messung wichtiger elektrischer Eigenschaften von IDEs bei verschiedenen Frequenzen verwendet werden können.