Полупроводниковые сенсоры.

ПС являются одними из наиболее простых устройств, для газового анализа. Пс представляют собой плёночный резистор, изменяющий своё сопротивление при взаимодействии с детектируемым газом. В качестве чувствительных элементов таких сенсоров используют тонкие плёнки полупроводниковых материалов ( оксид олова, SnO₂, In₂O₃, ZnO, WO₃).

Сенсор представляет собой систему элементов, включающий абсорбционно чувствительный полупроводниковый слой 1, снабжённый электрическими контактами 2, сформированных на изоляционной подложке 3, т.к. температуры детектирования газов высоки от 50 до 700 подложку снабжают нагревательным элементом и средством контроля температуры 4 (плёночные терморезисторы).

Система растровых электродов на которые осаждается плёнка абсорбционно чувствительного материала позволяет снизить электрическое сопротивление чувствительного элемента. Сопротивление чувствительного элемента зависит от химической природы и количества абсорбированных из газовой фазы частиц.

На поверхности проводника n-типа при хемосорбции кислорода локализуется отрицательный заряд образованный захваченными электродами, что приводит к обеднению приповерхностного слоя. Когда сорбируется анализируемый газ, взаимодействующий с сорбированным кислородом проводимость приповерхностной области существенно возрастает, если газ обладает восстановительными свойствами и уменьшается если окислительными. Для полупроводников p-типа всё наоборот.

Скорость протекающих процессов и их обратимость зависит от температуры. Выходным сигналом таких сенсоров является относительная чувствительность, то есть относительное изменение сопротивления чувствительного элемента до и вовремя воздействия детекрируемого газа. Чем выше относительная чувствительность тем выше точность показаний и разрешающая способность сенсора. Поскольку газы различной природы приводят к однотипным изменениях в полупроводниках при абсорбционных взаимодействиях такие сенсоры обладают низкой селективностью.

Селективность сенсоров по отношению к различным газов добиваются путём выбора температурного диапазона детектирования, легированием материала чувствительного элемента каталитически активными добавками, которые могли бы активировать одну реакцию и ингибировать другие, вариация структурой поверхности совместным спеканием различных оксидов и т.д.