Caracterización eléctrica de electrodos interdigitados (IDE)

Los electrodos interdigitados (IDE) se utilizan ampliamente como sensores y transductores de presión en la industria de la electrónica médica. Los IDE también se utilizan como galgas extensométricas y sensores de fuerza, así como en aplicaciones de sensores químicos. Para caracterizar los IDE, es necesario realizar mediciones eléctricas de resistencia, capacitancia e impedancia. En este artículo se explica cómo realizar un análisis eléctrico de los IDE.

Visión general de los electrodos interdigitados

En electrodo interdigitado (IDE) es un tipo de electrodo que consta de dos conjuntos de dedos estrechamente espaciados que están diseñados para entrar en contacto con la superficie de un material que se está estudiando. Los dedos están separados por pequeños espacios, normalmente de escala micrométrica.

Los dedos pueden ser de distintos metales y están aislados eléctricamente entre sí. Los IDE de alta calidad tienen alta resolución, poco ruido y pueden funcionar a altas frecuencias. Por estas razones, los IDE se utilizan en dispositivos como sensores de presión, sensores de deformación y lectores RFID.

Por ejemplo, un IDE recubierto de un polímero puede utilizarse como extensómetro. Cuando se separan los electrodos, aumenta la capacitancia del polímero, que puede correlacionarse con la distancia entre los dedos del IDE.

Capacitancia, resistencia e impedancia

Un IDE puede modelarse como un circuito que contiene un resistencia y un condensador en seriey las mediciones de las propiedades eléctricas de los IDE pueden realizarse con un equipo de alta precisión. Medidor LCR o un humilde multímetro.

Los parámetros clave que identifican el rendimiento de un IDE son la capacitancia, la resistencia y la impedancia. En un caso ideal, estos parámetros dependen únicamente de las propiedades del material depositado entre los dedos del IDE.

La capacitancia es una medida de las cargas almacenadas en el material entre los dedos de los IDE, mientras que la resistencia indica la cantidad de energía disipada cuando la corriente eléctrica fluye a través del IDE. Al igual que la resistencia, la impedancia mide la oposición a los flujos de corriente eléctrica alterna (por ejemplo, sinusoidal).

La impedancia y la resistencia tienen unidades de ohmios (Ω), mientras que la capacitancia se mide en picofaradios (pF).

La impedancia de un IDE se mide aplicando un voltaje oscilante, a una frecuencia establecida, entre los dos conjuntos de dedos y midiendo la corriente resultante que fluye a través del dispositivo. La impedancia medida dependerá de la frecuencia, por lo que es importante elegir un rango de frecuencia que sea relevante para la aplicación en la que se utilizará el IDE.

En cambio, la resistencia y la capacitancia de un IDE varían poco en función de las distintas frecuencias, por lo que estas mediciones pueden realizarse con un multímetro estándar.

Conclusión

En resumen, en este artículo se han analizado importantes magnitudes que pueden utilizarse para caracterizar los IDE, como la resistencia, la capacitancia y la impedancia. Platypus Technologies fabrica personalizado electrodos interdigitados para su aplicación. Los proyectos típicos incluyen IDEs hechos de oro, plata platino o aluminio en sustratos como vidrio, obleas de silicio y plásticos flexibles. Nuestra empresa también posee y explota una Medidor LCR de alta precisión que pueden utilizarse para medir importantes propiedades eléctricas de los IDE a diversas frecuencias.