CN104976947A - 一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器 - Google Patents

Abstract

一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，包括有用于与被测曲率曲面进行贴合的塑料衬底，所述塑料衬底上通过材料粘合层分别设置有传感器控制端、传感器的正极、栅极金属电极和传感器负极，所述的栅极金属电极上覆盖有绝缘介质层，所述的绝缘介质层上设置有单晶硅薄膜，所述单晶硅薄膜上分别设置有源极金属电极和漏极金属电极，其中，所述的栅极金属电极通过互联金属连接所述传感器控制端，所述源极金属电极通过互联金属连接所述传感器的正极，所述漏极金属电极通过互联金属连接所述传感器负极。本发明的传感器构成简单，有效降低了成本，并且操作便捷，传感器器件可随塑料衬底在待测器件表面连续移动，实现曲面表面变化曲率的实时测量。

Description

一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器

技术领域

本发明涉及一种曲率测量传感器。特别是涉及一种柔性薄膜场效应晶体管(TFT)曲率测量传感器

背景技术

弯曲曲率是产品制造与机械加工过程中经常需要测量的一个参数，实际生产中为了确保生产的产品满足功能设计要求，不仅需要测量曲率，而且需要测量产品表面曲率的变化情况。如为了确保汽车车身曲线满足设计要求，需要测量车身曲线的曲率变化。传统的曲率测量方法基本上是采用光学成像原理作为测量装置，结合相应的外围处理电路，组成曲率测量系统，该基于光学的曲率测量系统组成复杂，体积较大，并且成本较高，使用起来需有专人操作，有诸多不便，影响实际工作中的生产效率，因此提供一种构造简单，体积小的便携式曲率测量装置在工程应用上具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于曲率测量的便携式的柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器。

本发明所采用的技术方案是：一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，包括有用于与被测曲率曲面进行贴合的塑料衬底，所述塑料衬底上通过材料粘合层分别设置有传感器控制端、传感器的正极、栅极金属电极和传感器负极，所述的栅极金属电极上覆盖有绝缘介质层，所述的绝缘介质层上设置有单晶硅薄膜，所述单晶硅薄膜上分别设置有源极金属电极和漏极金属电极，其中，所述的栅极金属电极通过互联金属连接所述传感器控制端，所述源极金属电极通过互联金属连接所述传感器的正极，所述漏极金属电极通过互联金属连接所述传感器负极。

所述的连接在栅极金属电极和传感器控制端之间的互联金属埋入在所述材料粘合层内。

所述的连接在栅极金属电极和传感器控制端之间的互联金属附在所述材料粘合层上面。

所述的塑料衬底采用PET塑料衬底或ITO PET塑料衬底或为PVC塑料衬底。

所述的材料粘合层采用SU-8材料粘合层或AZ5214光刻胶材料粘合层或S1813光刻胶材料粘合层。

本发明的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，采用柔性薄膜晶体管作为测量传感器器件，通过柔性薄膜晶体管的直流特性与弯曲曲率之间的应变关系实现曲率测量。柔性薄膜晶体管对弯曲反馈灵敏，可有效测量器件表面微小的曲率变化，灵敏度高，并且可以通过调节晶体管栅沟道的宽长比(W/L)，调节直流-弯曲特性曲线，实现具有不同测量灵敏度的传感器。本发明的传感器构成简单，有效降低了成本，并且操作便捷，传感器器件可随塑料衬底在待测器件表面连续移动，实现曲面表面变化曲率的实时测量。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明动态曲率测量示意图。

图中

1：塑料衬底                       2：材料粘合层

3：源极金属电极                   4：栅极金属电极

5：漏极金属电极                   6：单晶硅薄膜

7：绝缘介质层                     8：传感器的正极

9：传感器负极                     10：传感器控制端

11：互联金属                      12：待测弯曲物体

13：柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器

14：互联线缆                      15：晶体管分析仪

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器做出详细说明。

本发明的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，采用柔性薄膜晶体管作为动态曲率测量传感器器件，采用晶体管分析仪作为传感器的信号输入、控制及采集装置，通过测量柔性薄膜晶体管在不同弯曲曲率下的的直流参数(DC参数)的变化，并且根据直流参数的变化与弯曲曲率之间的应变关系，实现弯曲曲率的动态测量。

如图1所示，本发明的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，包括有用于与被测曲率曲面进行贴合的塑料衬底1，所述的塑料衬底1采用PET塑料衬底或ITO PET塑料衬底或为PVC塑料衬底。所述塑料衬底1上通过材料粘合层2分别设置有传感器控制端10、传感器的正极8、栅极金属电极4和传感器负极9，所述的材料粘合层2采用SU-8材料粘合层或AZ5214光刻胶材料粘合层或S1813光刻胶材料粘合层。所述的栅极金属电极4上覆盖有绝缘介质层7，所述的绝缘介质层7是二氧化硅薄膜。在绝缘介质层7上设置有P型掺杂的单晶硅薄膜6，所述单晶硅薄膜6上分别设置有源极金属电极3和漏极金属电极5，其中，所述的栅极金属电极4通过互联金属11连接所述传感器控制端10，所述的连接在栅极金属电极4和传感器控制端10之间的互联金属11埋入在所述材料粘合层2内。或者，所述的连接在栅极金属电极4和传感器控制端10之间的互联金属11附在所述材料粘合层2上面。所述源极金属电极3通过互联金属11连接所述传感器的正极8，所述漏极金属电极5通过互联金属11连接所述传感器负极9。互联金属11由钛金层式金属构成。

如图2所示，本发明的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器实际测量过程是：

采用输入与输出两个探针(实施例：Cascade GSG探针)分别与本发明传感器正极8和传感器负极9相连。与本发明传感器下、负极相连的输入输出探针，通过两根互连线缆14分别连接晶体管分析仪(Network Analyzer,实施例：安捷伦E8364A晶体管分析仪)的输出与输入端口。晶体管分析仪15还为本发明柔性传感器控制端提供直流偏置，使晶体管正向导通。测试时，晶体管分析仪15产生的信号通过互连线缆进入传感器的正极，信号进入传感器后，再由传感器的负极通过另一根互连线缆返回到晶体管分析仪，这样便可以由晶体管分析仪15实时计算出传感器的直流信号的变化并显示出来。

测试时，将柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器13紧密贴附在待测弯曲物体12上，柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器13将随待测弯曲物体12的曲率进行弯曲，晶体管分析仪15提供的直流信号加在传感器正极8及传感器控制端10上，并流经本发明的传感器13后由负极9返回到晶体管分析仪15。将柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器13沿待测弯曲物体12的表面进行移动，随着待测弯曲物体12表面曲率的变化，柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器13的弯曲程度也将随之发生变化，由柔性晶体管弯曲导致的直流信号的变化将实时显示在晶体管分析仪上，根据柔性晶体管的直流信号随曲率变化的实时变化，建立应变-直流参数模型，进而得到曲率-直流关系，实现物体曲率的实时测量。

Claims (5)

1.一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，包括有用于与被测曲率曲面进行贴合的塑料衬底（1），其特征在于，所述塑料衬底（1）上通过材料粘合层（2）分别设置有传感器控制端（10）、传感器的正极（8）、栅极金属电极（4）和传感器负极（9），所述的栅极金属电极（4）上覆盖有绝缘介质层（7），所述的绝缘介质层（7）上设置有单晶硅薄膜（6），所述单晶硅薄膜（6）上分别设置有源极金属电极（3）和漏极金属电极（5），其中，所述的栅极金属电极（4）通过互联金属（11）连接所述传感器控制端（10），所述源极金属电极（3）通过互联金属（11）连接所述传感器的正极（8），所述漏极金属电极（5）通过互联金属（11）连接所述传感器负极（9）。

2.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，其特征在于，所述的连接在栅极金属电极（4）和传感器控制端（10）之间的互联金属（11）埋入在所述材料粘合层（2）内。

3.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，其特征在于，所述的连接在栅极金属电极（4）和传感器控制端（10）之间的互联金属（11）附在所述材料粘合层（2）上面。

4.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，其特征在于，所述的塑料衬底（1）采用PET塑料衬底或ITO PET塑料衬底或为PVC塑料衬底。

5.根据权利要求1所述的一种柔性薄膜场效应晶体管曲率测量传感器，其特征在于，所述的材料粘合层（2）采用SU-8材料粘合层或AZ5214光刻胶材料粘合层或S1813光刻胶材料粘合层。