ВПЛИВ ЄМНОСТІ ПРОСТОРОВОГО ЗАРЯДУ НА ГАЗОРЕАКТИВНИЙ ЕФЕКТ В НАПІВПРОВІДНИКОВИХ СЕНСОРАХ ГАЗУ

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.