Stauder, Peter (2000)
Potentiostat für eine Galvanikanlage.
Technische Universität Darmstadt
Diplom- oder Magisterarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
Zusammenfassung:
Am Institut für Elektromechanische Konstruktionen soll zur Herstellung von mikromechanischen, metallischen Strukturen eine Galvanikanlage aufgebaut werden. Zum Betrieb dieser Anlage wird eine hochpräzise Spannungs-/Stromquelle, ein sogenannter Potentiostat, benötigt. Im Gegensatz zu einer Konstantspannungsquelle kann der in dieser Arbeit entwickelte Potentiostat sowohl den Strom durch die galvanische Zelle als auch das elektrochemische Potential der Kathode regeln. Außer manuellen Bedien- und Anzeigeelementen verfügt das Gerät über eine Schnittstelle zu einem externen Steuerrechner. Diese ermöglicht die Fernsteuerung der Betriebszustände und überträgt Meßwerte für Potential und Strom.
Die geplante Beschichtung von 6''-Substraten bedingt eine hohe Stromstärke von bis zu 15A bei einer maximalen Ausgangsspannung von 15V, dennoch sind die Anforderungen an die Meßgenauigkeit und die Regelungseigenschaften sehr hoch. Durch den Einsatz sehr hochohmiger Eingangsstufen und eng tolerierter Präzisionswiderstände können das Potential und der Strom mit einem Fehler unter 0,5% gemessen werden.
Der Eingangswiderstand der Potentialmessung muß aufgrund der Eigenschaften der Referenzelektrode sehr hochohmig sein und beträgt im vorliegenden Gerät 10^13 Ohm. Es wird ein spezieller Operationsverstärker AD 515A verwendet, der einen Eingangsstrom kleiner als 100fA aufweist.
Der Leistungsteil des Potentiostaten besteht aus einer Gegentaktendstufe, wie sie aus HiFi-Verstärkern bekannt ist. Problematisch ist jedoch die thermische Auslegung der Endstufe, da vom Potentiostaten Dauerkurzschlußfestigkeit gefordert wird. In diesem Betriebszustand fallen ca. 250W Verlustleistung an, die von einem Hochleistungslüfterkühlkörper abgeführt werden.
Alle Schaltungsteile sind unter Verwendung von Simulationswerkzeugen entwickelt worden.
Technische Daten:
* max. Ausgangsstrom bei -30V bis +30V: 7,5A max.
* Ausgangsstrom bei -15V bis +15V: 15A
* Transitfrequenz: fT = 100kHz
* Phasenrand bei Transitfrequenz: 87° max.
* Anstiegsgeschwindigkeit (Slew Rate): SR = 2 V/µs
* bleibende Regelabweichung: dU < 0,1mV
| Typ des Eintrags: | Diplom- oder Magisterarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2000 |
| Autor(en): | Stauder, Peter |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Potentiostat für eine Galvanikanlage |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Jungmann, Dipl.-Ing. Markus ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich |
| Publikationsjahr: | 2 März 2000 |
| Zugehörige Links: | |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | Zusammenfassung: Am Institut für Elektromechanische Konstruktionen soll zur Herstellung von mikromechanischen, metallischen Strukturen eine Galvanikanlage aufgebaut werden. Zum Betrieb dieser Anlage wird eine hochpräzise Spannungs-/Stromquelle, ein sogenannter Potentiostat, benötigt. Im Gegensatz zu einer Konstantspannungsquelle kann der in dieser Arbeit entwickelte Potentiostat sowohl den Strom durch die galvanische Zelle als auch das elektrochemische Potential der Kathode regeln. Außer manuellen Bedien- und Anzeigeelementen verfügt das Gerät über eine Schnittstelle zu einem externen Steuerrechner. Diese ermöglicht die Fernsteuerung der Betriebszustände und überträgt Meßwerte für Potential und Strom. Die geplante Beschichtung von 6''-Substraten bedingt eine hohe Stromstärke von bis zu 15A bei einer maximalen Ausgangsspannung von 15V, dennoch sind die Anforderungen an die Meßgenauigkeit und die Regelungseigenschaften sehr hoch. Durch den Einsatz sehr hochohmiger Eingangsstufen und eng tolerierter Präzisionswiderstände können das Potential und der Strom mit einem Fehler unter 0,5% gemessen werden. Der Eingangswiderstand der Potentialmessung muß aufgrund der Eigenschaften der Referenzelektrode sehr hochohmig sein und beträgt im vorliegenden Gerät 10^13 Ohm. Es wird ein spezieller Operationsverstärker AD 515A verwendet, der einen Eingangsstrom kleiner als 100fA aufweist. Der Leistungsteil des Potentiostaten besteht aus einer Gegentaktendstufe, wie sie aus HiFi-Verstärkern bekannt ist. Problematisch ist jedoch die thermische Auslegung der Endstufe, da vom Potentiostaten Dauerkurzschlußfestigkeit gefordert wird. In diesem Betriebszustand fallen ca. 250W Verlustleistung an, die von einem Hochleistungslüfterkühlkörper abgeführt werden. Alle Schaltungsteile sind unter Verwendung von Simulationswerkzeugen entwickelt worden. Technische Daten: * max. Ausgangsstrom bei -30V bis +30V: 7,5A max. * Ausgangsstrom bei -15V bis +15V: 15A * Transitfrequenz: fT = 100kHz * Phasenrand bei Transitfrequenz: 87° max. * Anstiegsgeschwindigkeit (Slew Rate): SR = 2 V/µs * bleibende Regelabweichung: dU < 0,1mV |
| Freie Schlagworte: | Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Elektrochemisches Potential, Galvanikanlage Aufbau, Gegentaktendstufe, Kühlkörper, Potentiostat |
| ID-Nummer: | 17/24 EMKD 1465 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate, Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1465 Art der Arbeit: Diplomarbeit Beginn Datum: 22-11-1999 Ende Datum: 02-03-2000 Querverweis: keiner Studiengang: Elektrotechnik (ET) Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (EMK) Abschluss: Diplom (EMK) |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme |
| Hinterlegungsdatum: | 08 Sep 2011 16:52 |
| Letzte Änderung: | 05 Mär 2013 09:53 |
| PPN: | |
| Referenten: | Jungmann, Dipl.-Ing. Markus ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich |
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