pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2014-0-1-17-25pimi-89Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsМОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАЗИТНОЙ ЕМКОСТИ И НАВОДОК НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОМ ЭЛЕМЕНТЕ ЗОНДА КЕЛЬВИНАKELVIN PROBE’S STRAY CAPACITANCE AND NOISE SIMULATIONДэнилакС.DanylukS.nil_pt@bntu.byДубаневичА. В.DubanevichA. V.nil_pt@bntu.byГусевО. К.GusevO. K.nil_pt@bntu.byСвистунА. И.SvistunA. I.nil_pt@bntu.byТявловскийА. К.TyavlovskyA. K.nil_pt@bntu.byТявловскийК. Л.TyavlovskyK. L.nil_pt@bntu.byВоробейР. И.VorobeyR. I.nil_pt@bntu.byЖаринА. Л.ZharinA. L.nil_pt@bntu.byТехнологический институт штата Джорджия, АтлантаСоединённые Штаты АмерикиGeorgia Institute of Technology, AtlantaUnited StatesБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201430032015019498Copyright © Дэнилак С., Дубаневич А.В., Гусев О.К., Свистун А.И., Тявловский А.К., Тявловский К.Л., Воробей Р.И., Жарин А.Л., 20152015Дэнилак С., Дубаневич А.В., Гусев О.К., Свистун А.И., Тявловский А.К., Тявловский К.Л., Воробей Р.И., Жарин А.Л.Danyluk S., Dubanevich A.V., Gusev O.K., Svistun A.I., Tyavlovsky A.K., Tyavlovsky K.L., Vorobey R.I., Zharin A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/89

Влияние паразитных емкостей на характеристики чувствительного элемента вибрирующего зонда Кельвина исследовалось с помощью методов математического и компьютерного моделирования. Показано, что присутствие в непосредственной близости от вибрирующего зонда Кельвина металлических поверхностей, в том числе заземленных, приводит к формированию на его входе паразитного сигнала наводки сложного гармонического состава. Среднее значение и амплитуда данного паразитного сигнала зависят главным образом от отношения зазоров в паразитном и измерительном конденсаторах Кельвина d1/d0. Разработанная модель может использоваться для теоретического анализа конструктивных параметров проектируемого зонда Кельвина и входных цепей зондового электрометра.

Stray capacitance effects and their influence on Kelvin probe’s performance are studied using mathematical and computer simulation. Presence of metal surface, even grounded, in vicinity of vibrating Kelvin probe produces the additional stray signal of complex harmonic character. Mean value and amplitude of this stray signal depends mostly on the ratio of stray and measurement vibrating capacitors gaps d1/d0. The developed model can be used for theoretical analysis of Kelvin probe configuration and probe electrometer’s input circuit.

 

контактная разность потенциаловзонд Кельвинакомпенсационная методика измеренийдинамическая характеристикапогрешность измеренийcontact potential differenceKelvin probecompensating techniquedynamic responsemeasurement uncertaintyReferencesNoras M.A. Charge Detection Methods for Dielectrics – Overview. Available at: http:// www.trek.com. (accessed 18.03.2012).Noras M.A. Charge Detection Methods for Dielectrics – Overview. Available at: http:// www.trek.com. (accessed 18.03.2012).Taylor D.M. Measuring techniques for electrostatics. Journal of Electrostatics, 2001, no. 52, pp. 502–508.Taylor D.M. Measuring techniques for electrostatics. Journal of Electrostatics, 2001, no. 52, pp. 502–508.Zharin A. L. Contact Potential Difference Techniques as Probing Tools in Tribology and Surface Mapping, in book: Scanning Probe Microscopy in Nanoscience and Nanotechnology (edited by B. Bhushan), Springer Heidelberg Dordrecht London New York, 2010, pp. 687–720.Zharin A. L. Contact Potential Difference Techniques as Probing Tools in Tribology and Surface Mapping, in book: Scanning Probe Microscopy in Nanoscience and Nanotechnology (edited by B. Bhushan), Springer Heidelberg Dordrecht London New York, 2010, pp. 687–720.Baikie I.D., Mackenzie S., Estrup P.J.Z., Meyer J.A. Noise and the Kelvin method Rev. Sci. Instrum, 1991, vol. 62, no. 5, pp. 1326–1332.Baikie I.D., Mackenzie S., Estrup P.J.Z., Meyer J.A. Noise and the Kelvin method Rev. Sci. Instrum, 1991, vol. 62, no. 5, pp. 1326–1332.Hadjadj A., Rota i Cabarrocas P., Equer B. Analytical compensation of stray capacitance effect in Kelvin probe measurements. Rev. Sci. Instrum., 1995, vol. 66, no. 11, pp. 5272–5276.Hadjadj A., Rota i Cabarrocas P., Equer B. Analytical compensation of stray capacitance effect in Kelvin probe measurements. Rev. Sci. Instrum., 1995, vol. 66, no. 11, pp. 5272–5276.Tyavlovsky A.K., Gusev O.K., Zharin A.L. [Metrological performance modeling of probe electrometers capacitive sensors]. Devices and methods of measurement, 2011, no. 1, pp. 122–127 (in Russian).Tyavlovsky A.K., Gusev O.K., Zharin A.L. [Metrological performance modeling of probe electrometers capacitive sensors]. Devices and methods of measurement, 2011, no. 1, pp. 122–127 (in Russian).Tyavlovsky A.K. [Mathematical modeling of a distance dependence of a scanning Kelvin probe lateral resolution]. Devices and methods of measurement, 2012, no. 1, pp. 30–36 (in Russian).Tyavlovsky A.K. [Mathematical modeling of a distance dependence of a scanning Kelvin probe lateral resolution]. Devices and methods of measurement, 2012, no. 1, pp. 30–36 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.