Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

Die Vorteile von Feldeffekttransistoren sind vielfältig: Sie sind billig und miniaturisierbar und
sprechen auf Grund ihrer geringen Größe schnell an. Sie liefern ohne zusätzliche
Umwandlungsschritte ein elektrisches Signal, das weiterverarbeitet werden kann und wirken
bereits auf Grund ihrer Bauweise signalverstärkend.
Transistor (MOSFET-Basis)
Quelle: www.sensedu.com & Beiträge zur Sensorik redox-aktiver Gase, Dissertation, Bernhard Kamp, MPI für
Festkörperforschung, Stuttgart, 2002
The structure of this sensor is similar to the conventional well-known MOSFET transistors,
except for the different type of the metal control (gate) electrode. Hydrogen molecules will
dissociate an the Pd surface and then the hydrogen atoms will be adsorbed. The next step
is absorption and permeation of the atoms to the Pd-oxide interface. The absorbed
hydrogen atoms will shift the characteristics of the FET, thus varying the threshold voltage
VT.
Kalorimetrische Sensoren – Pellistor
Kalorimetrische Sensoren nutzen in der Regel die Reaktionswärme aus, die bei der
Verbrennung der nachzuweisenden Gase entsteht. Das bekannteste Beispiel ist der
Pellistor-Sensor, der aus einem gewundenen Platindraht besteht, welcher von einem
Keramik-Pellet umgeben wird. Der Draht dient einerseits als Heizung und andererseits
durch seinen temperaturabhängigen Widerstand der Temperaturmessung. Das Pellet ist mit
einer katalytisch aktiven Schicht versehen. Auf dieser reagieren brennbare Gase wie z.B.
Methan unter Wärmeentwicklung mit dem Luftsauerstoff, wodurch das Pellet zusätzlich
erwärmt wird. Dies kann auf zwei Wegen nachgewiesen werden: Entweder durch die
Erhöhung des Widerstands der Platin-Wendel bei konstanter Heizleistung oder durch die
verringerte Heizleistung, die zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur notwendig
ist. Vorteilhaft an diesem Sensortyp sind seine geringen Kosten. Jedoch sind Pellistor-
Sensoren wenig selektiv und die Vergiftung der Katalysator-Schicht kann zu einem
Nachlassen der Empfindlichkeit führen /Jon91/.
Pellistoren bestehen aus keramischen Oxiden wie ThO2 oder Al2O3, die mit katalytisch
wirkenden Metallen, z.B. Pd oder Pt, beschichtet sind. In das Oxid eingebettet sind eine
Heizspule und ein Thermistor, mit dem die Temperatur genau gemessen werden kann. Der
Pellistor wird auf eine Arbeitstemperatur von 550°C gebracht. Bei dieser Temperatur
werden an der katalytischen Oberfläche reduzierende Gase wie CO oder CH4 mit
Luftsauerstoff oxidiert. Die Reaktionswärme führt zu einer Änderung der Temperatur des
Pellistors, die mit dem Thermistor gemessen werden kann. Pellistoren sind billig und
zuverlässig, haben aber den Nachteil, dass sie wenig selektiv sind.
223