НАДВИСОКОЧАСТОТНІ АВТОГЕНЕРАТОРНІ МІКРОЕЛЕКТРОННІ СЕНСОРИ ГАЗУ
DOI:
https://doi.org/10.31891/2219-9365-2024-78-17Ключові слова:
сенсор, від’ємний диференційний опір, автогенератор, частота, газочутливі МДН-структуриАнотація
Запропоновано надвисокочастотні автогенераторні мікроелектронні сенсори газу на основі транзисторних структур з від’ємним диференційним опором з первинними газочутливими елементами на базі МДН-ємнісної структури і МДН-польового транзистора з ізольованим каналом, причому первинні газочутливі елементи є активними елементами схем автогенераторів сенсорів, що спрощує конструкцію приладів.
Виходячи з розгляду фізичних процесів у первинних газочутливих елементах і автогенераторах сенсорів, розроблено математичні моделі перетворювачів газу, на основі яких отримано параметричні залежності функцій перетворення і чутливості. Показано, що основний внесок у функції перетворення і чутливості вносить зміна концентрації газу. Це викликає зміну еквівалентної ємності і від’ємного диференційного опору автогенераторів сенсорів, що, у свою чергу, змінює вихідну частоту приладів. Чутливість сенсорів газу змінюється від 0,55 кГц/ppm до 1,63 кГц/ppm в діапазоні вимірюваної концентрації від 0 ppm до 2000 ppm.
Отримані параметричні залежності функцій перетворення і чутливості показують можливість значно простіше отримувати основні характеристики сенсорів і наочно демонструють вплив кожного параметра первинних перетворювачів і параметрів автогенераторів на вихідну частоту сенсорів у порівнянні з розрахунками функцій перетворення і чутливості з еквівалентних схем приладів на основі розв’язку рівнянь Кірхгофа.
У сенсорах газу з частотним виходом непотрібні аналого-цифрові перетворювачі і підсилювальні пристрої при подальшій обробці інформаційних сигналів, що здешевлює інформаційно-вимірювальну апаратуру, окрім того, можлива передача інформації на відстань при роботі сенсорів у діапазоні надвисоких частот.
