Математическое моделирование физического механизма образования объёмного приповерхностного заряда в полупроводниках для интеллектуальных частотных сенсоров концентрации газа

Abstract

В работе рассмотрена математическая модель физического механизма возникновения объемного приповерхностного заряда в полупроводниках в первичных газочувствительных полупроводниковых сенсорах, описывающая зависимость активной составляющей полного сопротивления приповерхностного слоя полупроводникового газочувствительного элемента при адсорбции молекул газа. Избыточные носители заряда при адсорбции изменяют распределение электростатического поверхностного потенциала в слое пространственного заряда. Решение уравнения Пуассона позволило получить выражения для активной составляющей полного сопротивления на поверхности электронного и дырочного полупроводников газочувствительных сенсоров при адсорбции молекул газа. Представлена экспериментальная зависимость изменения сопротивления полупроводникового газочувствительного сенсора на основе ZnO от изменения концентрации метана.

In the article, a mathematical model of the physical mechanism of the occurrence of a bulk surface charge in semiconductors in primary gas sensitive semiconductor sensors is considered. The mathematical model describes the dependence of the active component of the impedance of the surface layer of a semiconductor gas-sensitive element during the adsorption of gas molecules. Excess charge carriers during adsorption change the distribution of the electrostatic surface potential in the space charge layer. The solution of the Poisson equation made it possible to obtain expressions for the active component of the impedance on the surface of the electron and hole semiconductors of gas-sensitive sensors during the adsorption of gas molecules. An experimental dependence of a change in the resistance of a semiconductor gas-sensitive sensor based on ZnO on a change in methane concentration is presented.