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好 下面我们介绍MOSFET的
气体传感器
1975年
瑞典Lunstrom等人
提出有金属钯代替常用的铝
作为栅电极材料制造金属氧化物
场效应气体敏感器件
这种气敏器件对氢气很敏感
而且选择性好
所以我们称之为Pd-MOSFET
氢敏器件
它的基本原理如图所示
栅极吸附被测气体后
栅极与半导体的功函数差
和表面态都发生了变化
阈值电压VT也随之变化
通过VT的变化
来测定被测气体的性质和浓度
大家知道
MOSFET的阈值电压VT
决定于半导体材料的性质
并与制造工艺有关
MOSFET的阈值电压可以用
我们这个式子表示
而其中φMS是
金属与半导体的功函数差
QSS是等效表面氧化层电荷
COX是单位面积栅极电容φ
f是P型衬底的体内费米能极
QB是单位面积耗尽区电荷
因为钯的催化作用
使氢分子吸附在栅极表面后
很快就离解成氢原子
氢原子能渗入钯中
并在钯中进行扩散
吸附于钯和氧化硅界面
在界面上氢原子会形成偶极层
如图所示
是钯的功函数发生变化
引起金属与半导体功函数差φ
MS发生改变
进而使栅的气敏传感器的
阈值电压VT发生变化
那么VT的变化
就导致了源漏电流的变化
无论是在MOSFET
工作在饱和区还是线性区
漏电流Id
都与阈值电压的Vt有关
在实际测量中
使MOSFET工作在饱和状态下
消除了漏源电压Vds
对电流的影响
当栅极吸附气体
使阈值电压VT发生变化时
调节栅源电压Vgs
使源漏电流Id保持不变
栅源电压Vds的变化
等于阈值电压Vt的变化
Pd-MOSFET气敏传感器的特点
进行一个小节
它是只对氢气敏感
选择性非常好
另外它灵敏度高
从0.5ppm到5ppm时
器件开启电压变化幅度
约为30个mV
器件功耗小 寿命长
可连续使用2年以上
另外器件特性在100ppm
和10000ppm范围内
有较好的线性度 使用方便
测量过程不消耗氢气
可连续精确读数
-第1节 什么是传感器
-第2节 什么是集成传感器
-第3节 集成传感器的应用
-第4节 硅材料与半导体物理简介
-第5节 半导体器件简介
-第1节 集成力传感器
-第2节 集成压阻压力传感器
-第3节 电容式力传感器
-第二章--习题
-第1节 温度传感器简介
-第2节 硅热敏电阻
-第3节 PN结温度传感器
-第4节 双极型晶体管温度传感器
-第5节 热电传感器
-第三章--习题
-第1节 湿度传感器简介
-第2节 湿度的定义与检测方法
-第3节 多种原理的集成湿度传感器-1
-第4节 多种原理的集成湿度传感器-2
-第四章--习题
-第1节 磁传感器简介
-第2节 霍尔效应
--5-2 霍尔效应
-第3节 霍尔传感器的设计
-第4节 霍尔传感器的示例
-第五章（上）--习题
-第5节 磁电阻传感器
-第6节 磁敏二极管
-第7节 磁敏三极管
-第五章（下）--习题
-第1节 光波与光传感器简介
-第2节 光电导效应与光敏电阻
-第3节 光敏二极管和三极管-1
-第六章（上）--习题
-第4节 光敏二极管和三极管-2
-第5节 光电池
--6-5 光电池
-第6节 图像传感器
-第六章（下）--习题
-第1节 气体传感器概述
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-第2节 气体传感器分类及性能指标
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-第3节 接触（催化）燃烧式气体传感器
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-第4节 电阻式金属氧化物半导体传感器
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-第5节 电化学式气体传感器
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-第6节 MOSFET型气体传感器
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-第7节 集成气体传感器实例和未来
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-第七章（下）--习题
-讨论一
-讨论二
-讨论三
-第一部分 引言与智能传感器
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-第二部分 无线传感网络、总结与展望
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-第八章--习题
-讨论一
-讨论二
-讨论三
