Резонатор. Устройство резонатора (среднего глушителя)

Главная / Резонатор

• Диагностика и неисправности резонатора
• Ремонт резонатора
• Замена резонатора
• Удаление резонатора

Выхлопная система автомобиля намного сложнее, чем кажется на первый взгляд. В современных моделях конструкция может состоять из четырех и более крупных компонентов (и большого числа более мелких). Выпускной коллектор, катализатор, резонатор (так называемый средний глушитель), и наконец, большой глушитель. Каждый элемент играет свою роль, и работает в комплексе с остальными частями. Нарушение работы любого компонента влечет за собой рассогласование всей системы. Для понимания принципа работы глушителя, необходимо знать, для чего нужен резонатор. Это поможет вовремя определить неисправность и обратиться в профильный сервис.

Рассмотрим устройство резонатора

Назначение этого элемента — первичная обработка выхлопа. Сформированный выпускным коллектором поток отработанных газов, проходит очистку в катализаторе и попадает в камеру резонатора. Средняя часть глушителя представляет собой полый цилиндр, внутри которого размещены перегородки и (или) перфорированные трубки разного диаметра. За счет большой площади металла происходит эффективный отвод тепла (первичное охлаждение). При движении по сложному лабиринту из перегородок ритмичные волны выхлопа направляются навстречу друг другу. При этом гасится их скорость, и происходить значительное снижение шума потока.

Резонаторы для автомобилей рассчитываются под конкретный двигатель, или группу моторов, с определенными характеристиками. Установка элемента от другой машины приводит к нарушению ритма отвода газов и снижению эффективности системы выхлопа. Тем не менее, замена штатного компонента возможна. Специалисты СТО «Ваш глушитель» подберут универсальный резонатор для любого автомобиля, при сохранении основных характеристик.

Некоторые автовладельцы по совету коллег из гаражного кооператива, удаляют средний глушитель. Выхлопная система без резонатора увеличивает нагрузку на основную банку, что гарантированно приводит к ускоренному износу. К тому же звук выхлопа в таком случае тоже меняется, не всегда в сторону улучшения.

Выхлопные резонаторы — типичные поломки и причины неисправностей

Этот компонент подвержен критическим нагрузкам, поскольку принимает на себя давление и температуру необработанного потока выхлопа. Поэтому внутренние перегородки могут прогореть и разрушиться, особенно при использовании некачественного топлива. В этом случае движение газов будет хаотичным, что проявляется в неприятном звуке и повышении температуры выхлопа.

Корпус подвержен коррозии, в том числе химической, при воздействии реагентов на зимних дорогах. Прогоревшие отверстия так же приводят к нарушению работоспособности.

В случае поломки резонатора обращайтесь в сервис «Ваш глушитель». Мы найдем решение, оптимальное по цене и качеству.

Тюнинг

Несмотря на свою полезность и важную роль в системе отвода отработавших газов, резонатор частично снижает мощность двигателя. Вся выхлопная система — это компромисс между эффективностью и комфортом работы. Если Вы готовы к увеличению громкости выхлопа, можно установить прямоточный резонатор. В нем уменьшено количество перегородок, либо они отсутствуют вовсе. При такой модернизации необходим точный расчет параметров прямотока.

Самостоятельная замена может привести к серьезным нарушениям отлаженного механизма. Поэтому следует обратиться к специалистам. Мастера сервиса «Ваш глушитель» профессионально отремонтируют или поменяют резонатор выхлопной системы, без ухудшения качества работы двигателя.

Как устроен резонатор выхлопной трубы глушителя, принцип его работы и ремонт

Во время движение, каждый транспорт издает звуки. Сами звуки могут быть разные, как сильные так и не очень. Моторы на бензиновом топливе, особенно громкие. И для того, дабы уменьшить рёв, был придуман глушитель, который стал основным звеном всей выхлопной системы. Сам глушитель состоит из пары деталей, и одна из них резонатор.

 

 

Резонатор выхлопной трубы глушителя 

Таким образом, выхлопная труба состоит из нескольких предметов, соединённых в одно целое. Что несет в себе ответственность за уменьшение рёва автомобиля и также экономию топлива. Сам резонатор отвечает за уменьшение звука, который образуется при сгорании топлива в моторе. Не каждый автомобилист знает, что диаметр такой детали отталкивается напрямую от степени издаваемого рёва. Также немаловажную функцию возлагает на себя сама форма резонатора. Значит, если резонатор поломается, то это сразу выскажется на работе во всём выхлопном оборудовании автотранспорта. Таким образом, газы образуются внутри мотора во время возгорание топлива. И как только пошло возгорание, отработанные пары перемещаются в впускной коллектор и проходят по трубам. Сама температура таких паров может быть и выше 650 градусов. Значит вся выхлопная система, пропускает через себя большую нагрузку и пары.

 

 

Устройство резонатора

Конечно, резонатор очень непростая деталь, и состоит она из большого количества слоев. Таким образом, каждый слой играет свою роль. Значит, когда только создаётся горячий пар, он начинает движение в резонанс, но перед этим ему необходимо преодолеть отражатели. Остатки отработанного пара прекращают горение, из-за того, что проследовали через обтекатели в нескольких потоках. Выпускной, а также впускной резонатор, производит одинаковое количество работы, из-за того, что проводят через всю выхлопную трубу образовавшиеся выхлопы.

Исправная и безотказная работа любой части резонатора, очень сильно оказывает давление на работу всего мотора.  Так как на всю систему выхлопов и резонатор, всегда производят воздействие большая температура с внешним вмешательством, и эти факторы очень часто производят сбои в вашем автотранспорте. Дабы не допустить поломки, автомобилисту нужно регулярно проводить уход за системой выхлопа, а также проверять на поломки.

Когда производится диагностика на СТО, вам необходимо знать о работе выхлопного резонатора, и на что он влияет:

· качество и эффективность катализатора;

· чистая трубка глушителя;

· диаметр и объем самой трубы глушителя.

Эффективно работает резонатор, за счет применения большого количества заглушенных полостей, которые имеют прямое отношение к трубопроводу с достаточно большим числом отверстий. В середине резонатора имеется несколько отсеков, но объём в них разный, и разделены они при помощи специализированной сетки. Таким образом, каждое отверстие, выполняет работу по созданию колебаний нужной частоты. Но чистота всегда изменяется из-за трения. Значит данные глушителя, создадут отличный уровень звука, без задействования большого сопротивления.

Сам резонатор напоминает чем-то мини глушитель. Большинство граждан прозвали его, как не странно маленьким глушителем. Сам резонатор может уменьшать шум работы выхлопов и выброса сгоревших паров. Выходной клапан способствует проходу потоков образовавшихся газов, и температура при этом может быть разной. А сама разница такого давления отталкивается от образовавшегося числа частоты оборотов в моторе автомобиля. Для эффективной работы, созданное давление обязано распространятся равномерно. Такое действие даст возможность системе выхлопов оказывать минимальное сопротивление, которое не окажет воздействие на уменьшение оборотов мотора. В самой камере выхлопной системы резонатора, создаётся выравнивание абсолютно всех потоков, той или иной величины. Также в этих двух камерах происходит уменьшение потока, а также увеличение. Конечно, при помощи специализированных дырочек в середине резонатора, давление выхлопных паров становится меньше. Такие дырочки очень часто применяются в прямых формах резонатора.

 

 

Резонаторы и их виды

Как и большинство запчастей, резонаторы подразделяются на виды, а это отталкивается от мотора. Также еще можно встретить резонаторы на мотор четырёхтактный и двухтактный. В наше время было определено что, при функционировании резонатора с четырёхтактным мотором, обороты становятся заметно ниже. Если исключить резонатор с работы, то мощность мотора заметно вырастит на 15%. А вот в двухтактном моторе все по-другому. Таким образом, если его тоже не использовать в работе, то обороты начнут теряться, а расход бензина вырастит в несколько раз. И тогда автомобилисту нужно будет расходовать денежные средства чаще, так как надо будет очень часто приобретать топливо. Характеристики вашего транспортного средства также уменьшатся.

 

 

Ремонт резонатора выхлопной трубы

В основном в резонаторе образуются дыры от ржавчины или трещины. И дабы избежать ремонта такой поломки, необходимо прибегнуть к помощи специалистов на СТО, а также можно еще устранить самому.

И чтоб отремонтировать резонатор, и устранить дыры нужно:

· Собственноручно заготовить из нержавейки или жести заготовки в виде пластин, больше по диаметру, чем отверстие в резонаторе.

· Потом нужно, воспользоваться наждаком, и обработать возле основания отверстия.

· Далее с помощью дрели, сделать на заготовке и резонаторе несколько дырочек, для дальнейшего крепления.

· Также вам понадобится шпаклёвка и отвердитель, дабы закрепить заготовку на выхлопной трубе.

· После того, как заготовка прикреплена, необходимо вкрутить шурупы в ранее заготовленные дырки.

· Также не рекомендуется после починки резонатора запуск двигателя, так как используемое вещество еще не засохло.

Такой метод починки выхлопной трубы поможет вам устранить дырки, и избавит от покупки новой детали на пару лет.

Как произвести замен глушителя собственноручно

Для этой починки необходимо:

· Сам резонатор, приобретённый в автомагазине;

· Прокладки специально для резонатора;

· Крепёжные принадлежности, уплотнительные кольца;

· Специализированная жидкость в виде спрея WD-40, дабы в дальнейшем ваша деталь и крепления отстали от ржавчины.

И делать такой ремонт нужно в строении с ямой.

Производим ремонт, последовательно:

1.  Берем в руки спрей и наносим его на головку гайки. Далее нужно попробовать раскрутить крепление выхлопной трубы. Но в случае проблем с откручиванием креплений, необходимо снова нанести жидкость.

2.  Далее с резонатора нужно снять крепление в виде хомута, а также с разъединённых труб извлечь уплотнитель.

3.  Раскрутив все крепежи, производим полный демонтаж резонатора.

4.  При установке новой выхлопной трубы повторяем то же самое, что указано выше, только в обратном порядке.

Когда устанавливаете резонатор, обязательно обследуйте часть возле соединения с глушителем, и всегда нужно помнить об этом, а также не допустить никаких зазоров. Таким образом, при наличии зазоров после установки, эффективность выхлопной трубы будет меньше. И при активном моторе будет сопровождаться громким звуком.

 

 

Резонатор выхлопной трубы и основные его неисправности

Как указано выше несправный или поврежденный резонатор, создаст не только рёв во время работы мотора, но и окажет воздействие на понижение оборотов. Значит самой первое, что должен сделать автомобилист, произвести немедленный ремонт, пока не стало еще хуже.

Самые частые неисправности считаются:

· Не качественная работа выхлопной трубы, которая считается неисправностью резонатора. Узнать о ней не сложно, так как будет сильный рёв мотора.

· Почувствуете, как металл вибрирует, значит, внутри резонатор испорчен. И тогда не исключается отсоединения камеры, которая может там болтаться.

· Маленькие обороты при работе мотора, происходят от 100% поломки выхлопной трубы.

Значит при нахождении той или иной поломки, нужно немедленная замена выхлопного резонатора. А произвести ремонт на СТО не дешёвое удовольствие, значит, берем и ставим резонатор сами. Но если вы далеки от ремонта или опыта в нём, то правильным выбором будет обратиться к специалистам. Помните, резонатор не копейки стоит, значит, при подобных признаках нужно отогнать ваш автомобиль на диагностику.

РЕЗОНАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО — QUALCOMM Incorporated

Настоящее раскрытие в целом относится к интегральным схемам и, более конкретно, к интегральной схеме, имеющей резонатор.

Комплементарные устройства металл-оксид-полупроводник (КМОП) являются основными компонентами интегральных схем для реализации цифровой логики. КМОП-устройство обычно включает в себя транзистор металл-оксид-полупроводник p-типа (PMOS), используемый для повышения выходного сигнала до логического высокого уровня, и транзистор металл-оксид-полупроводник n-типа (NMOS), используемый для понижения выходного сигнала до низкого логического уровня. , в зависимости от входного сигнала, подаваемого на затворы транзисторов PMOS и NMOS. В то время как устройства CMOS могут использоваться для цифровой обработки сигналов для беспроводной связи, другие типы электронных компонентов могут использоваться для выполнения различных других функций, таких как усиление и фильтрация сигнала для беспроводной связи. Например, устройство объемной акустической волны (ОАВ) может использоваться для фильтрации в системах беспроводной связи. ОАВ представляет собой акустическую волну, проходящую через пьезоэлектрический слой. Устройства ОАВ могут быть реализованы как фильтры путем преобразования электрической энергии в механическую и наоборот.

Некоторые аспекты обеспечивают интегральную схему (ИС). ИС обычно включает подложку, первую оксидную область, расположенную над подложкой, и резонатор, содержащий пьезоэлектрический слой, вторую оксидную область, расположенную под пьезоэлектрическим слоем и связанную с первой оксидной областью, и полость во второй оксидной области. при этом по меньшей мере часть второй оксидной области находится ниже полости.

Некоторые аспекты обеспечивают способ изготовления ИС. Способ обычно включает формирование первой оксидной области над подложкой; формирование резонатора путем формирования пьезоэлектрического слоя, формирования второй оксидной области, примыкающей к пьезоэлектрическому слою, и формирования полости во второй оксидной области, при этом по меньшей мере часть второй оксидной области находится ниже полости; и соединение первой оксидной области и второй оксидной области.

Другие аспекты, преимущества и особенности настоящего раскрытия станут очевидными после просмотра всей заявки, включая следующие разделы: Краткое описание чертежей, Подробное описание и Формула изобретения.

РИС. 1 иллюстрирует примерную реализацию системы на кристалле (SOC).

РИС. 2А и 2В иллюстрируют примерные интегральные схемы (ИС), имеющие резонатор, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

РИС. 3, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A и 6B иллюстрируют примерные операции или последовательность операций для изготовления ИС в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

РИС. 7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую примерные операции изготовления ИС в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

Со ссылкой на чертежи описаны несколько примерных аспектов настоящего раскрытия. Слово «примерный» используется здесь для обозначения «служащего примером, экземпляром или иллюстрацией». Любой аспект, описанный здесь как «примерный», не обязательно должен рассматриваться как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими аспектами.

Термины «вычислительное устройство» и «мобильное устройство» используются здесь взаимозаменяемо для обозначения любого одного или всех серверов, персональных компьютеров, смартфонов, сотовых телефонов, планшетных компьютеров, портативных компьютеров, нетбуков, ультрабуков, карманных компьютеров, помощники по работе с персональными данными (PDA), беспроводные приемники электронной почты, мультимедийные сотовые телефоны с доступом в Интернет, приемники глобальной системы позиционирования (GPS), беспроводные игровые контроллеры и аналогичные персональные электронные устройства, которые включают программируемый процессор. Хотя различные аспекты особенно полезны в мобильных устройствах (например, смартфонах, портативных компьютерах и т. д.), которые имеют ограниченные ресурсы (например, вычислительную мощность, аккумулятор, размер и т. д.), аспекты, как правило, полезны в любом вычислительном устройстве, которое могут выиграть от повышения производительности процессора и снижения энергопотребления.

Термин «многоядерный процессор» используется здесь для обозначения микросхемы с одной интегральной схемой (ИС) или пакета микросхем, который содержит два или более независимых процессорных блока или ядра (например, ядра ЦП и т. д.), сконфигурированных для чтения и выполнения программы. инструкции. Термин «мультипроцессор» используется здесь для обозначения системы или устройства, которое включает в себя два или более процессорных блока, сконфигурированных для считывания и выполнения программных инструкций.

Термин «система на кристалле» (SoC) используется здесь для обозначения одной микросхемы интегральной схемы (ИС), которая содержит несколько ресурсов и/или процессоров, интегрированных на одной подложке. Один SoC может содержать схемы для цифровых, аналоговых, смешанных сигналов и радиочастотных функций. Одна SoC может также включать любое количество процессоров общего назначения и/или специализированных процессоров (процессоры цифровых сигналов (DSP), модемные процессоры, видеопроцессоры и т. д.), блоки памяти (например, ПЗУ, ОЗУ, флэш-память и т. д.) и ресурсы (например, таймеры, регуляторы напряжения, генераторы и т. д.), любой или все из которых могут быть включены в одно или несколько ядер.

Описанные здесь технологии памяти могут быть пригодны для хранения инструкций, программ, управляющих сигналов и/или данных для использования в компьютере или другом цифровом электронном устройстве. Любые ссылки на терминологию и/или технические детали, относящиеся к отдельному типу памяти, интерфейсу, стандарту или технологии памяти, предназначены только для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения объема формулы изобретения конкретной системой памяти или технологией, если это специально не указано на языке претензий. Архитектуры мобильных вычислительных устройств усложнились и в настоящее время обычно включают в себя несколько процессорных ядер, SoC, сопроцессоры, функциональные модули, включающие специализированные процессоры (например, чипы модемов связи, GPS-приемники и т.  д.), сложные системы памяти, сложные электрические соединения. например, шины и/или коммутационные сети), а также множество других ресурсов, которые выполняют сложные и энергоемкие программные приложения (например, приложения потокового видео и т. д.).

РИС. 1 иллюстрирует пример компонентов и взаимосвязей в системе на кристалле (SoC) 100 , подходящей для реализации различных аспектов настоящего изобретения. SoC 100 может включать в себя ряд гетерогенных процессоров, таких как центральный процессор (CPU) 102 , модемный процессор 104 , графический процессор 106 и процессор приложений 108 . Каждый процессор 102 , 104 , 106 , 108 , может включать в себя одно или несколько ядер, и каждый процессор/ядро может выполнять операции независимо от других процессоров/ядер. Процессоры 102 , 104 , 106 , 108 могут быть расположены в непосредственной близости друг от друга (например, на одной подложке, кристалле, интегрированной микросхеме и т. д.), так что процессоры могут работать на одном уровне. гораздо более высокая частота / тактовая частота, чем это было бы возможно, если бы сигналы перемещались за пределы микросхемы. Близость ядер может также обеспечить совместное использование встроенной памяти и ресурсов (например, линий напряжения), а также более скоординированное взаимодействие между ядрами.

SoC 100 может включать системные компоненты и ресурсы 110 для управления данными датчиков, аналого-цифрового преобразования и/или беспроводной передачи данных, а также для выполнения других специализированных операций (например, декодирования видео высокой четкости, обработка видео и др.). Системные компоненты и ресурсы 110 могут также включать такие компоненты, как регуляторы напряжения, генераторы, контуры фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), периферийные мосты, контроллеры данных, системные контроллеры, порты доступа, таймеры и/или другие подобные компоненты, используемые для поддержки процессоры и программные клиенты, работающие на вычислительном устройстве. Компоненты системы и ресурсы 110 может также включать схемы для взаимодействия с периферийными устройствами, такими как камеры, электронные дисплеи, устройства беспроводной связи, микросхемы внешней памяти и т. д.

SoC 100 может дополнительно включать в себя контроллер универсальной последовательной шины (USB) , один или несколько контроллеров памяти 114 и централизованный диспетчер ресурсов (CRM) 116 . SoC 100 может также включать в себя модуль ввода/вывода (не показан) для связи с внешними по отношению к SoC ресурсами, каждый из которых может совместно использоваться двумя или более внутренними компонентами SoC.

The processors 102 , 104 , 106 , 108 may be interconnected to the USB controller 112 , the memory controller 114 , system components and resources 110 , CRM 116 , и/или другие системные компоненты через модуль соединения/шины 122 , который может включать в себя массив реконфигурируемых логических вентилей и/или реализовывать архитектуру шины (например, CoreConnect, усовершенствованную архитектуру шины микроконтроллера (AMBA) и т. д.). Коммуникации также могут обеспечиваться усовершенствованными межсоединениями, такими как высокопроизводительные сети на кристалле (NoC).

Модуль межсоединения/шины 122 может включать в себя или предоставлять систему управления шиной, сконфигурированную для предоставления компонентам SoC (например, процессорам, периферийным устройствам и т. д.) монопольного управления шиной (например, для передачи данных в пакетном режиме, блочной передачи режим и т. д.) в течение заданной продолжительности, количества операций, количества байтов и т. д. В некоторых случаях модуль соединения/шины 122 может реализовать схему арбитража, чтобы предотвратить попытки нескольких ведущих компонентов одновременно управлять шиной.

Контроллер памяти 114 может быть специализированным аппаратным модулем, сконфигурированным для управления потоком данных в память 124 и из нее через интерфейс/шину памяти 126 . Контроллер , 114, памяти может содержать один или более процессоров, сконфигурированных для выполнения операций чтения и записи с памятью , 124, . Примеры процессоров включают микропроцессоры, микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры (DSP), программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA), программируемые логические устройства (PLD), конечные автоматы, вентилируемую логику, дискретные аппаратные схемы и другое подходящее оборудование, сконфигурированное для выполнения различных функций. описан в этом раскрытии. В некоторых аспектах память 124 может быть частью SoC 100 .

В нынешнюю эпоху пятого поколения (5G) и грядущую эру шестого поколения (6G) беспроводная связь через радиоинтерфейс со скоростью более 10 гигабит в секунду (Гбит/с) с малой задержкой для различных приложений становится все более важной. . Эти приложения могут включать в себя автономное вождение, отраслевой Интернет вещей (IOT), удаленные медицинские операции / совместное использование ресурсов, информационно-развлекательные системы, игры, образование и интерактивное сотрудничество с искусственным интеллектом (AI), виртуальной реальностью (VR), дополненной реальностью (AR). устройства смешанной реальности (MR) и расширенной реальности (XR). Передача больших объемов данных с живым видео высокой четкости (HD) и передачей аудиоконтента с высокой точностью передачи голоса по интернет-протоколу (VoIP) для MR и XR требует как нисходящей, так и восходящей линии связи со скоростью, намного превышающей 10 Гбит/с, что может быть реализовано с миллиметровой волной (mmWave). ) связи, которые предлагают более широкую полосу пропускания.

Чтобы удовлетворить этот спрос, были разработаны передовые полупроводниковые технологии для входных каскадов радиочастотных интегральных схем (RFIC) до 6 ГГц и миллиметровых/монолитных микроволновых ИС (MIMIC). Эти полупроводниковые технологии могут включать биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT) на основе арсенида галлия (GaAs), транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT), псевдоморфный транзистор с высокой подвижностью электронов (pHEMT), биполярный транзистор с двойным гетеропереходом на основе фосфида индия (InP) (DHBT). , и нитрид галлия (GaN) HEMT категории III-V полупроводники с широкой запрещенной зоной (WBG), а также передовые кремниевые комплементарные технологические узлы металл-оксид-полупроводник (CMOS) по объемным, кремний-на-изоляторе (SOI) и полностью истощенные технологические платформы (FD)-SOI, которые были разработаны за последнее десятилетие для современных модемов, датчиков, биометрических данных и чипов искусственного интеллекта.

Некоторые аспекты настоящего раскрытия направлены на структуру устройства объемного акустического резонатора из кристаллической пленки (X-FBAR) и способ формирования резонаторов с высоким коэффициентом электромеханической связи (k _T ² ) и широкополосных фильтров с технологическим потоком с использованием пьезоэлектрической пленки из монокристаллического нитрида алюминия (AlN) (или нитрида алюминия-скандия (ScAlN)) перед формированием воздушной полости в микроэлектромеханических системах (MEMS). Устройство X-FBAR может быть реализовано как автономное устройство, реализованное с использованием соединения оксид-оксид, или интегрировано с схемой кремния (Si)-CMOS на трехмерной (3D) интегральной схеме (3DIC) с гибридным соединением оксида меди. , которые могут предложить более широкую полосу пропускания по сравнению с обычными поликристаллическими и кристаллическими фильтрами FBAR. Для реализации монолитной 3DIC интеграция КМОП-ИС на основе кремния в качестве логического контроллера основной полосы частот с устройствами категории III-V (например, GaAs pHEMT/метаморфический HEMT (mHEMT), InP DHBT, GaN-HEMT и т. д.) для радиочастотного фронта Конечные ключевые элементы/блоки (например, усилитель мощности (УМ), малошумящий усилитель (МШУ), РЧ-переключатель и смесители) могут иметь важное значение для достижения преимуществ по мощности, производительности, площади и стоимости (PPAC).

Помимо более широкой полосы пропускания фильтра, имеющего монокристаллические устройства X-FBAR с более высоким коэффициентом электромеханической связи (k _T ² ) и интеграцией с компонентами CMOS, такими как усилитель мощности (PA), малошумящий усилитель (LNA ), переключатель (SW) и логическая схема, некоторые аспекты настоящего раскрытия обеспечивают дополнительные преимущества в отношении мощности, производительности, площади и тепловых характеристик. Другими словами, FBAR, реализованный с использованием монокристаллической пьезоэлектрической пленки AlN, может иметь более узкую ширину на полувысоте (FWHM) и, таким образом, иметь более высокий k _T ² по сравнению с обычными реализациями FBAR с использованием поликристаллической пленки AlN. Коэффициент электромеханической связи (k _T ² ) является мерой способности акустического слоя резонатора к электромеханическому преобразованию (например, FBAR). Например, некоторые аспекты позволяют использовать относительно короткие РЧ-тракты, которые уменьшают связанные с РЧ резистивные и паразитные потери от FBAR к компонентам CMOS через многослойную подложку. Кроме того, компактный размер микросхемы 3DIC может быть реализован с помощью гибридного соединения кристалла с пластиной (D2 W) или пластины с пластиной (W2 W) X-FBAR с CMOS IC, что уменьшает количество межмодульной металлической разводки, хотя подложка из ламината. Некоторые аспекты настоящего раскрытия могут также улучшать тепловые характеристики устройства за счет более низкой общей температуры устройства, вызванной более низкими радиочастотными потерями.

РИС. 2A и 2B иллюстрируют примерные интегральные схемы (ИС) 200 , 260 , имеющие резонатор 201 (например, X-FBAR), в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Резонатор 201 включает в себя пьезоэлектрический слой AlN 202 (или пьезоэлектрический слой молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE)-AlN), расположенный поверх резонатора микроэлектромеханических систем (MEMS) . 204 . Полость 204 формируется в слое оксидной структуры (OSL) 220 .

Резонатор 201 также включает металлический контакт 206 , примыкающий к полости 204 , образующий нижний электрод резонатора 201 . Как показано, металлический контакт 206 может быть соединен с металлическим контактом 208 с помощью переходного отверстия 210 (например, V 1 ), образованного через пьезоэлектрический слой 202 . Верхний электрод резонатора 201 может быть сформирован с использованием металлического контакта 212 .

Как показано, оксидная область 214 может быть расположена ниже OSL 220 , которая может быть связана оксидом (OB) с оксидной областью 222 , сформированной на подложке 224 . Одно или несколько отверстий 270 , 272 (например, также называемых «полостью через (CV)» или «выпускным отверстием») могут быть сформированы через OSL 220 и пьезоэлектрический слой 202 для формирования полости 204 , как показано на рисунке.

В некоторых аспектах резонатор 201 может быть соединен с КМОП ИС 203 , как показано на фиг. 2Б. Например, КМОП-компоненты , 225, могут быть сформированы над подложкой , 290 (например, кремниевая (Si) КМОП-пластина). Диэлектрический материал 250 (например, диоксид кремния (SiO ₂ )) и межслойный диэлектрик (ILD) 251 могут быть расположены рядом с компонентами CMOS, как показано. Медные контакты 254 , 256 могут быть сформированы рядом с оксидными областями 222 , 214 соответственно, которые могут использоваться для электрического соединения с компонентами CMOS. Медные контакты 254 , 256 могут быть соединены с использованием процесса гибридного соединения (FIB). Как показано, металлический контакт 206 может быть соединен с медным контактом 256 через контакт 241 и через 240 , сформированный через OSL 9.0031 220 . В некоторых аспектах над резонатором 201 может быть сформирован герметизирующий элемент (например, тонкопленочная герметизация (TFE)).

РИС. 3, 4А, 5А и 6А иллюстрируют операции или последовательность операций для изготовления ИС 200 , тогда как на ФИГ. 3, 4B, 5B и 6B иллюстрируют операции или последовательность операций для изготовления IC 260 в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 3, пьезоэлектрический слой 202 может быть нанесен на подложку 302 (например, Si-подложку). Пьезоэлектрический слой , 202, может быть нанесен с использованием MOCVD. Как показано на фиг. 4A, при формировании IC 200 металлический слой 255 (включая металлический контакт 206 ) может быть выполнен в виде рисунка на пьезоэлектрическом слое 202 , а ОСЛ ​​ 220 может быть сформирован поверх узорчатого металлического слоя. . В некоторых аспектах оксидная область 214 может быть сформирована над OSL 9.0031 220 .

Как показано на РИС. 4В, при формировании ИС 260 могут быть образованы сквозные отверстия и контакты для электрического соединения с КМОП-компонентами КМОП IC 203 . Например, контакт 241 и через 240 могут быть образованы через OSL 220 , а медный контакт 256 может быть образован в оксидной области 214 .

Как показано на РИС. 5A, при формировании ИС 200 подложка 302 переворачивается (то есть переворачивается) на подложку 224 для оксидного связывания оксидных участков 222 , 214 . Кроме того, как показано на фиг. 5B, при формировании ИС 260 подложка 302 переворачивается на подложку 290 (например, КМОП-пластина) для гибридного соединения. Например, оксидные области 222 , 214 могут быть склеены, а медные контакты 254 , 256 могут быть скреплены. Как показано на фиг. 5А и 5В, подложка 302 можно удалить (например, после склеивания). Как показано на фиг. 6А и 6В, при формировании соответствующих ИС 200 , 260 для резонатора 201 могут быть сформированы переходные и металлические контакты (например, электроды). Например, сквозное отверстие 210 может быть сформировано через пьезоэлектрический слой 202 , металлический контакт 208 может быть сформирован над пьезоэлектрическим слоем 202 , а металлический контакт 212 может быть сформирован над пьезоэлектрическим слоем 9.0031 202 . То есть металлический контакт 206 и металлический контакт 212 могут быть сформированы на противоположных сторонах (например, нижней стороне и верхней стороне) пьезоэлектрического слоя 202 . Как показано на фиг. 2A и 2B, сформировано одно или несколько отверстий 270 , 272 , что позволяет сформировать полость 204 (например, с использованием процесса травления OSL 220 с использованием сухого пара фтороводорода (HF).

РИС. 7 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую примерные операции 9.0031 700 для изготовления ИС в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Операции 700 могут выполняться производственным предприятием.

Операции 700 начинаются в блоке 702 с установки, формирующей первую оксидную область (например, оксидную область 222 ) над подложкой (например, подложкой 224 ), и в блоке 7032 30031 70032 . формирование резонатора (например, резонатора 201 ). Резонатор может быть сформирован путем формирования пьезоэлектрического слоя (например, пьезоэлектрического слоя 9).0031 202 ), формируя вторую оксидную область (например, OSL 220 и оксидную область 214 ), примыкающую к пьезоэлектрическому слою, и формируя полость (например, полость 204 ) во второй оксидной области. По крайней мере, часть второй оксидной области находится ниже полости (например, после инвертирования резонатора). В блоке 706 установка связывает первую оксидную область и вторую оксидную область.

В некоторых аспектах формирование полости происходит после склеивания в блоке 706 .

В некоторых аспектах пьезоэлектрический слой формируется поверх другой подложки (например, подложки 302 ). В этом случае операции 700 могут также включать переворачивание первой оксидной области поверх второй оксидной области перед соединением первой оксидной области и второй оксидной области и удаление другой подложки после соединения первой оксидной области. .

В некоторых аспектах вторая оксидная область включает первую часть (например, OSL 220 ), в котором сформирована полость, и вторая часть (например, оксидная область 214 ), которая связана с первой оксидной областью. В некоторых аспектах формирование полости может включать формирование одного или нескольких отверстий (например, отверстий , 270, , , 271, ) в пьезоэлектрическом слое.

Операции 700 могут также включать формирование первой контактной области (например, металлического контакта 206 ) таким образом, что первая контактная область находится между пьезоэлектрическим слоем и второй оксидной областью, и формирование второй контактной области (например, металлический контакт 212 ) рядом с пьезоэлектрическим слоем, при этом первая контактная область и вторая контактная область расположены рядом с противоположными сторонами пьезоэлектрического слоя. В некоторых аспектах операции 700 могут дополнительно предусматривать формирование одного или более электронных компонентов (например, КМОП-компонентов 225 ) над подложкой, при этом первая оксидная область формируется над одним или более электронными компонентами. В некоторых аспектах операции 700 могут также включать в себя формирование одного или нескольких первых контактов (например, медного контакта 9).0031 254 ) в первой оксидной области, образуя один или более вторых контактов (например, медный контакт 256 ) во второй оксидной области и связывая по меньшей мере один из одного или более первых контактов с соответствующим одним из одного или более вторых контактов. В некоторых аспектах вторая оксидная область включает первую часть (например, OSL 220 ), в которой сформирована полость, и вторую часть (например, оксидную область 214 ), которая связана с первой оксидной областью, операции 700 дополнительно включает формирование переходного отверстия (например, переходного отверстия 240 ) через первую часть и соединение переходного отверстия с одним или несколькими вторыми контактами.

Различные иллюстративные схемы, описанные в связи с описанными здесь аспектами, могут быть реализованы в интегральной схеме (ИС), такой как процессор, цифровой сигнальный процессор (DSP), специализированная интегральная схема (ASIC), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) или другое программируемое логическое устройство. Процессор может быть микропроцессором, но в качестве альтернативы процессор может быть любым обычным процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например, комбинация DSP и микропроцессора, множество микропроцессоров, один или несколько микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любая другая подобная конфигурация.

Также отмечается, что рабочие этапы, описанные в любом из иллюстративных аспектов в данном документе, описаны для предоставления примеров. Описанные операции могут выполняться во множестве различных последовательностей, отличных от проиллюстрированных последовательностей. Кроме того, операции, описанные на одном рабочем этапе, могут фактически выполняться на нескольких различных этапах. Кроме того, могут быть объединены один или несколько рабочих этапов, рассмотренных в иллюстративных аспектах. Следует понимать, что этапы работы, проиллюстрированные на блок-схемах, могут подвергаться множеству различных модификаций, как будет очевидно специалисту в данной области техники. Специалисты в данной области техники также поймут, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любой из множества различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и микросхемы, на которые можно ссылаться в приведенном выше описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любыми другими элементами. их сочетание.

Различные операции способов, описанных выше, могут выполняться любым подходящим средством, способным выполнять соответствующие функции. Средства могут включать в себя различные аппаратные и/или программные компоненты и/или модуль(и), включая, помимо прочего, схему, специализированную интегральную схему (ASIC) или процессор. Как правило, при наличии операций, показанных на рисунках, эти операции могут иметь соответствующие эквивалентные компоненты «средство плюс функция» с аналогичной нумерацией.

Используемая здесь фраза, относящаяся к «по меньшей мере одному из» списка элементов, относится к любой комбинации этих элементов, включая отдельные элементы. Например, «по крайней мере один из: a, b или c» предназначен для охвата a, b, c, a-b, a-c, b-c и a-b-c, а также любой комбинации с кратными значениями одного и того же элемента (например, a-a, a-a-a, a-a-b, a-a-c, a-b-b, a-c-c, bb, bb-b, b-b-c, c-c и c-c-c или любой другой порядок a, b и c).

Настоящее раскрытие предоставлено для того, чтобы любой специалист в данной области техники мог создавать или использовать аспекты раскрытия. Различные модификации раскрытия будут очевидны специалистам в данной области техники, и определенные здесь общие принципы могут быть применены к другим вариантам без отклонения от сущности или объема раскрытия. Таким образом, изобретение не предназначено для ограничения примерами и конструкциями, описанными в настоящем документе, а должно иметь самый широкий объем, соответствующий принципам и новым признакам, раскрытым в настоящем документе.

Метод извлечения параметров эквивалентной схемы устройства резонатора QCM и оценка качества электродов

. 2021 9 сентября; 12 (9): 1086.

дои: 10.3390/ми12091086.

Донг Лю ¹ , Сяотин Сяо ² , Цзыцяо Тан ¹ , Цяо Чен ¹ , Хаоран Ли ¹ , Сяосюн Ван ³ , Ян Ян ¹

Принадлежности

• ¹ Факультет автоматизации, Университет электронных наук и технологий Китая, Чэнду 611731, Китай.
• ² Факультет электротехники и информации Юго-Западного нефтяного университета, Чэнду 610599, Китай.
• ³ Wuhan Hi-Trusty Electronics Co., LTD, Ухань 432400, Китай.

• PMID: 34577729
• PMCID: PMC8472393
• DOI: 10.3390/ми12091086

Бесплатная статья ЧВК

Донг Лю и др. Микромашины (Базель). 2021 .

Бесплатная статья ЧВК

.

2021 9 сентября; 12 (9): 1086.

дои: 10.3390/ми12091086.

Авторы

Донг Лю ¹ , Сяотин Сяо ² , Цзыцяо Тан ¹ , Цяо Чен ¹ , Хаоран Ли ¹ , Сяосюн Ван ³ , Ян Ян ¹

Принадлежности

• ¹ Факультет автоматизации, Университет электронных наук и технологий Китая, Чэнду 611731, Китай.
• ²
  Школа электротехники и информации Юго-Западного нефтяного университета, Чэнду 610599, Китай.
• ³ Wuhan Hi-Trusty Electronics Co., LTD, Ухань 432400, Китай.

• PMID: 34577729
• PMCID: PMC8472393
• DOI: 10.3390/ми12091086

Абстрактный

Кварцевые микровесы (QCM) резонаторы используются в широком диапазоне датчиков. Современные резонаторы QCM обеспечивают одновременное измерение нескольких физических величин путем анализа эквивалентных параметров сосредоточенных элементов, которые получаются за счет введения внешних устройств. Такое введение внешних устройств, вероятно, увеличит погрешность измерения.

Для реализации измерения нескольких физических величин при устранении ошибки измерения, вызванной внешними устройствами, в этой статье предлагается метод измерения эквивалентных параметров резонаторов QCM с сосредоточенными элементами без необходимости использования дополнительных внешних устройств. Соответственно, был принят численный метод решения нелинейных уравнений с меньшим количеством требуемых точек данных и более высокой точностью. Описан стандартный эксперимент по извлечению параметров кристаллического резонатора. Извлеченные параметры соответствовали номинальным параметрам, что подтверждает точность этого метода. Кроме того, были изготовлены и использованы в эксперименте по измерению параметров шесть образцов резонаторных устройств QCM с различными диаметрами электродов и материалами. Линейная зависимость между проводимостью материала электрода и сопротивлением движению

R ₁ обсуждается. Также продемонстрирована способность этого метода охарактеризовать материал электрода и определить степень ржавчины электрода. Эти возможности подтверждают потенциальную полезность предлагаемого метода для оценки качества электродов пьезоэлектрических устройств.

Ключевые слова: оценка качества электродов; извлечение параметров эквивалентной схемы; пьезоэлектрический генератор; пьезоэлектрический резонатор; кварцевые микровесы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Схемы эквивалентные…

Рисунок 1

Схемы замещения датчика QCM и измерительного…

фигура 1

Принципиальные схемы эквивалентной схемы датчика QCM и измерительной схемы: ( a ) Модель эквивалентной схемы Баттерворта-Ван Дайка (BVD) датчика QCM; ( b ) измерительная схема векторного анализатора цепей (ВАЦ).

Рисунок 2

Схематическая диаграмма моделирования и результат:…

Рисунок 2

Схематическая диаграмма моделирования и результат: ( a ) схематическая диаграмма; ( б )…

фигура 2

Схематическая диаграмма моделирования и результат: ( a ) принципиальная диаграмма; ( b ) фазово-частотная кривая моделирования ADS кристалла кварца.

Рисунок 3

Схема эксперимента.

Рисунок 3

Схема эксперимента.

Рисунок 3

Схема эксперимента.

Рисунок 4

Резонаторные устройства QCM с различными…

Рисунок 4

Резонаторные устройства QCM с электродами разного диаметра или материалов: ( a ) QCM…

Рисунок 4

Резонаторные устройства QCM с электродами разного диаметра или материалов: ( a ) Резонаторные устройства QCM с электродами разного диаметра; ( b ) Резонаторные устройства QCM с электродами из различных материалов.

Рисунок 5

Измеренная кривая и кривая инверсии…

Рисунок 5

Измеренная кривая и кривая инверсии стандартного резонатора: ( a ) фазочастотная кривая;…

Рисунок 5

Измеренная кривая и кривая инверсии стандартного резонатора: ( a ) фазочастотная кривая; ( b ) амплитудно-частотная кривая.

Рисунок 6

Измеренная кривая и кривая инверсии…

Рисунок 6

Измеренная кривая и кривая инверсии резонаторных устройств QCM с различными диаметрами электродов:…

Рисунок 6

Измеренная кривая и кривая инверсии резонаторных устройств QCM с различными диаметрами электродов: ( a ) Фазочастотная характеристика; ( b ) Кривая амплитуды-частоты.

Рисунок 7

Линейная зависимость между электродами…

Рисунок 7

Линейная зависимость между площадью электрода и C ₀ и C _1…

Рисунок 7

Линейная зависимость между площадью электрода и C ₀ и C ₁ : ( a ) S против C

0 ; ( b ) S против C ₁ .

Рисунок 8

Измеренная кривая и кривая инверсии…

Рисунок 8

Измеренная кривая и кривая инверсии резонаторных устройств QCM с различными материалами электродов:…

Рисунок 8

Измеренная кривая и кривая инверсии резонаторных устройств QCM с различными материалами электродов: ( a ) фазочастотная кривая; ( b ) амплитудно-частотная кривая.

Рисунок 9

Линейная зависимость между электродами…

Рисунок 9

Линейная зависимость между проводимостью материала электрода и сопротивлением движению R ₁ .

Рисунок 9

Линейная зависимость между проводимостью материала электрода и сопротивлением движению R ₁ .

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Влияние толщины электрода на добротность датчика QCM с кольцевым электродом.

  Вэй З., Ху Дж., Ли И., Чен Дж. Вэй Зи и др. Датчики (Базель). 2022 9 июля; 22 (14): 5159. дои: 10.3390/s22145159. Датчики (Базель). 2022. PMID: 358

  Бесплатная статья ЧВК.

• Анализ влияния материалов электродов на чувствительность кварцевых микровесов.

  Чен Ц., Хуан С., Яо И., Мао К. Чен Кью и др. Наноматериалы (Базель). 2022 16 марта; 12 (6): 975. doi: 10.3390/nano12060975. Наноматериалы (Базель). 2022. PMID: 35335788 Бесплатная статья ЧВК.

• Новый метод широкополосной характеристики сенсорных платформ на основе резонаторов.

  Мунир Ф., Ватен А., Хант В.Д. Мунир Ф. и др. Преподобный Научный Инструм. 2011 март;82(3):035119. дои: 10.1063/1.3567005. Преподобный Научный Инструм. 2011. PMID: 21456800 Бесплатная статья ЧВК.

• Эффект сопротивления, амплитуды и частоты микровесов с кристаллами кварца в жидкости.

  Хуан С, Бай Ц, Чжоу Ц, Ху Дж. Хуан Х и др. Датчики (Базель). 22 июня 2017 г .; 17 (7): 1476. дои: 10.3390/s17071476. Датчики (Базель). 2017. PMID: 28640210 Бесплатная статья ЧВК.

• Анализ и проверка бесконтактного метода опроса с временным стробированием для датчиков с кварцевыми резонаторами.

  Бау М, Феррари М, Феррари В. Бау М. и др. Датчики (Базель). 2017 2 июня; 17 (6): 1264. дои: 10.3390/s17061264. Датчики (Базель). 2017. PMID: 28574459 Бесплатная статья ЧВК.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Импедансный анализ интегрального датчика влажности на объемных акустических волнах из хитиновых нановолокон с асимметричной конфигурацией электродов.

  Чен К., Лю Д., Хуан С. Х., Яо И., Мао КЛ. Чен Кью и др. Наноматериалы (Базель). 2022 1 сентября; 12 (17): 3035. doi: 10.3390/nano12173035. Наноматериалы (Базель). 2022. PMID: 36080072 Бесплатная статья ЧВК.

• Новые взгляды на долговременную стабильность плазмина и механизм ингибирования его активности, проанализированные микровесами на кристаллах кварца.

  Татарко М., Иванов И.Н., Хианик Т. Татарко М. и соавт. Микромашины (Базель). 2021 29 декабря; 13 (1): 55. дои: 10.3390/ми13010055. Микромашины (Базель). 2021. PMID: 35056220 Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

1. 1. Yao Y., Zhang H., Sun J., Ma WY, Li L., Li WZ, Du J. Новые датчики влажности QCM, использующие сложенные стопкой нанолисты черного фосфора в качестве чувствительной пленки. Сенсорные приводы B Chem. 2017; 244: 259–264. doi: 10.1016/j.snb.2017.01.010. — DOI
2. 1. Хуссейн М., Котова К., Либерцайт П.А. Полимерные наночастицы с молекулярным отпечатком для обнаружения формальдегида с помощью QCM. Датчики. 2016;16:9. дои: 10.3390/s16071011. — DOI — ЧВК — пабмед
3. 1. Chen Q., Feng N.B., Huang X.H., Yao Y., Jin Y.R., Pan W., Liu D. Влагочувствительные свойства микровесов из кварцевого кристалла с покрытием BiOCl. АСУ Омега. 2020;5:18818–18825. doi: 10.1021/acsomega.0c01946. — DOI — ЧВК — пабмед
4. 1. Чэнь К.