Мікропроцесорна система вимірювання сенсорних характеристик газочутливих польових транзисторів на основі поруватого кремнію та плівки відновленого оксиду графену

Анотація

Прикладні аспекти застосування нових наноструктурованих матеріалів у сенсорній електроніці актуалізують низку завдань з проектування електричних схем під’єднання сенсорних елементів, калібрування перетворювальних характеристик, а також розроблення оптимальних методів реєстрації інформаційних сигналів та алгоритмів їхнього аналізу. Зокрема, значний потенціал для застосування у сенсорних пристроях демонструють наноструктури поруватого кремнію та графену. Як чутливий елемент сенсора запропоновано польовий транзистор, у якому провідним каналом слугує плівка відновленого оксиду графену, осаджена на поверхню поруватого кремнію. Значна площа поверхні поруватого шару і залежність провідності плівки відновленого оксиду графену від локальних змін електричного поля забезпечують високу чутливість сенсора до газових молекул. Дія мікрополів адсорбованих полярних молекул суттєво змінює значення дрейфової рухливості носіїв заряду та дисперсійних параметрів, що спричиняє зміну ємнісно-резистивних характеристик польового транзистора. У роботі розглядаються принципи побудови вимірювального тракту сенсорної системи з використанням сучасної елементної бази мікроелектроніки та інформаційних технологій. Запропоновані алгоритми керування інформаційно-вимірювальними системами дають змогу на якісно вищому рівні реалізовувати традиційні методи вимірювань і створювати пристрої нового типу, принципи функціонування яких кардинально відрізняються від попередніх ідеологій побудови вимірювальних систем.