بررسی وابستگی دمائی پاسخ گذرای حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی و کاربرد نتایج در تشخیص گاز

حسگرهای گاز به دلیل کاربردهای فراوان و متنوع از مهمترین حسگرهای الکترونیکی هستند. در ساختار حسگر گاز یک لایه حساس به صورت فیزیکی یا شیمیایی با مولکول های گاز تعامل دارد که در نتیجه برخی از مشخصه های الکتریکی آن تغییر می کنند. با اندازه گیری تغییرات مشخصه های الکتریکی حسگر گاز می توان وجود یا عدم وجود گاز همچنین میزان تراکم آن را تشخیص داد. تحول اصلی در زمینه تشخیص گاز از اوایل دهه هفتاد با عرضه تجاری حسگرهای گاز نیمه هادی آغاز شد. این حسگرها معمولا بر اساس نیمه هادی های اکسید فلزی ساخته می شوند و هدایت لایه حساس آن ها در مواجهه با گاز تغییر می کند. مقاومت لایه حساس این حسگرها علاوه بر تراکم و نوع گاز موجود در محیط، به دمای کاری آن نیز وابسته است. در پژوهش انجام شده، تاثیر دمای لایه نیمه هادی حساس به گاز بر شکل و سرعت پاسخ گذرای حسگر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار سامانه ای طراحی شده است که قابلیت اعمال آنی گاز به حسگر را فراهم می کند. با استفاده از این سامانه پاسخ گذرای چند حسگر گاز اکسید فلزی مختلف در محدوده مشخصی از دمای کاری اندازه گیری و ثبت شده است. نتایج آزمایش نشان داد که پاسخ های گذرا به میزان قابل توجهی از دمای کاری حسگر تاثیر می پذیرند به طوری که در دمای کاری منطبق با ولتاژ ریزگرمکن 5 v پاسخ به چهار ایزومر یکسان و در دمای کاری منطبق با ولتاژ ریزگرمکن 3 v کاملا متمایز هستند. این وابستگی دمایی با استفاده از معادلات نفوذ-واکنش مولکول های گاز و تاثیر آن بر مقاومت مرزدانه ها مدل سازی شد. نتایج مدل سازی به صورت موفقیت آمیز نحوه تغییرات پاسخ های گذرای حاصل از آزمایش را توجیه نمود.