ВПЛИВ ЄМНОСТІ ПРОСТОРОВОГО ЗАРЯДУ НА ГАЗОРЕАКТИВНИЙ ЕФЕКТ В НАПІВПРОВІДНИКОВИХ СЕНСОРАХ ГАЗУ

  • О. В. Осадчук Вінницький національний технічний університет
  • В. С. Осадчук Вінницький національний технічний університет
  • Я. О. Осадчук Вінницький національний технічний університет
Ключові слова: напівпровідникові сенсори газу, газореактивний ефект, реактивні властивості напівпровідників, повний опір, приповерхневий шар, ємність просторового заряду

Анотація

Розглянуто механізм виникнення просторового заряду в приповерхневій області напівпровідникових сенсорів газу, що приводить до появи диференціальної ємності, яка залежить від концентрації вимірюваних газів. Розв’язок рівняння Пуассона показав, що диференціальна ємність просторового заряду приповерхневої області напівпровідникових сенсорів газу експоненційно залежить від поверхневого потенціалу, залежного від концентрації досліджуваних газів. Ємність приповерхневого шару просторового заряду напівпровідникових сенсорів газу залежить від поверхневого потенціалу, зміна якого визначається дією на поверхню сенсора певною концентрацією досліджуваних газів. Зміна реактивної складової повного опору напівпровідникових сенсорів від концентрації досліджуваних газів описує суть газореактивного ефекту, що у свою чергу, дозволяє отримати залежність вихідної частоти від концентрації діючих газів в автогенераторних перетворювачах. Для домішкових напівпровідників залежність диференційної ємності приповерхневого шару від безрозмірного електростатичного потенціалу на поверхні напівпровідника буде мати зсув мінімуму для зразків n-типу у бік від’ємних, а для зразків p-типу — у бік позитивних значень поверхневого електростатичного потенціалу.

Проведені експериментальні дослідження залежності ємності газового сенсора типу АЧЕ виробництва України від зміни концентрації метану за різних напруг живлення автогенераторного перетворювача показали достатню зміну. Дослідження проведено на основі частотного методу, в якому концентрація газу перетворюється у частотний вихідний сигнал.

Експериментальна залежність зміни ємності шару просторового заряду газового сенсора від зміни концентрації метану, що діє на сенсор, підтверджує теоретичний хід ємності просторового заряду від зміни поверхневого потенціалу, яка змінюється від одиниць до шістдесяти пікофарад.

Біографії авторів

О. В. Осадчук, Вінницький національний технічний університет

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри радіотехніки

В. С. Осадчук, Вінницький національний технічний університет

д-р техн. наук, професор, професор кафедри радіотехніки

Я. О. Осадчук, Вінницький національний технічний університет

канд. техн. наук, науковий співробітник кафедри радіотехніки

Посилання

З. Ю. Готра, Ред. Мікроелектронні сенсори фізичних величин. Львів: Ліга-Прес, 2002.

В. М. Арутюнян, «Микроэлектронные технологии — магистральный путь для создания химических твердотельных сенсоров,» Микроэлектроника, № 4, с. 337-355, 1991.

В. М. Шарапова, Ред. Датчики: Справочное пособие. Москва: Техносфера, 2012.

Р. Г. Джексон, Новейшие датчики. Москва: Техносфера, 2007.

П.В. Новицкий, В. Г. Кноринг и В. С. Гутников, Цифровые приборы с частотными датчиками. Ленинград: Энергия, 1970.

H. Schaumburg, Sensoren. Stuttgart: B. G. Teubner, 1992.

В.С. Осадчук, О. В. Осадчук та М. О. Прокопова, «Математична модель мікроелектронного частотного газового перетворювача,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 4, с. 94-98, 2003.

О. В. Осадчук, О. О. Селецька та Л. В. Крилик, «Мікроелектронний оптичний перетворювач концентрації газу,» Вісник Хмельницького Національного університету. Серія: Технічні науки, т. 2, № 6 (267), с. 121-125, 2018.

О. В. Осадчук, В. С. Осадчук та Я. О. Осадчук, «Радіовимірювальний перетворювач концентрації газу на транзисторній структурі з від’ємним опором,» на Міжнародній наук. техн. конф. Інформаційні технології та комп’ютерне моделювання, Івано-Франківськ, 2017, с. 12-15.

A. Osadchuk, V. Osadchuk, O. Seletska and L. Krylik, “Microelectronic Transducer of Gas Concentration based on MOSFET with an Active Inductive Element,” Przeglad elektrotechniczny, R. 95, № 4, p. 237-241, 2019.

В. С. Осадчук, О. В. Осадчук та М. О. Прокопова, «Частотний перетворювач газу на основі двох біполярних транзисторів з активним індуктивним елементом,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 2, с. 86-90, 2005.

G. Heiland, Zum Einflus von adsorbiertenm Sanerstoff auf dieelektriesche Leitfahidkeit von Zinkoxidkristallen. Berlin: Z.phys., 1954.

В. Л. Бонч-Бруевич и С. Г. Калашников, Физика полупроводников. Москва: Наука, 1990.

К. В. Шалимова, Физика полупроводников. Москва: Энергия, 1985.

А. В. Ржанов, Электронные процессы на поверхности полупроводников. Москва: Наука, 1971

Переглядів анотації: 37 Завантажень PDF: 19
Опубліковано
2019-08-30
Як цитувати
[1]
О. Осадчук, В. Осадчук, і Я. Осадчук, ВПЛИВ ЄМНОСТІ ПРОСТОРОВОГО ЗАРЯДУ НА ГАЗОРЕАКТИВНИЙ ЕФЕКТ В НАПІВПРОВІДНИКОВИХ СЕНСОРАХ ГАЗУ, Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 4, с. 41-48, Сер 2019.
Номер
Розділ
Автоматика та інформаційно-вимірювальна техніка

Завантаження

Данные скачивания пока не доступны.

Найчитабильні статті цього ж автора(ів)