Сенсоры на основе полевых транзисторов

MOSFET-транзисторы в качестве газовых сенсоров изучаются с 1975 года, когда впервые была опубликована статья о создании чувствительного к водороду MOSFET-транзистора, у которого в качестве материала базы был использован палладий. Такие приборы называют хемоконденсаторами или газовыми полевыми транзисторами (GASFET-транзистор). GASFET-транзистор обладает той же структурой, что и MOSFET, только в качестве материала базы, вместо традиционного алюминия, используется металл имеющий каталитические свойства.

В процессе работы таких хемокондесаторов регистрируется изменение разности потенциалов на его обкладках. Это обусловлено изменением работы выхода металла и полупроводника при взаимодействии с молекулами аналитов.

Для улучшения рабочих характеристик матричных сенсоров на основе GASFET-транзисторов используют различные металлы. Наиболее хорошо зарекомендовали себя платина, палладий и иридий. Палладий улучшает чувствительность прибора к водороду, а платина и иридий к аммиаку и спиртам.

При изготовлении GASFET-транзисторов существует много различных тонкостей, но основные этапы технологии для всех одинаковы. Сначала происходит сухое оксидирование поверхности кремния до образования на ней оксида толщиной порядка 100 нм, далее методом термического испарения напыляется плёнка металла базы толщиной 100 – 400 нм. Размер одного сенсорного элемента составляет 10-20 мкм. Обычно матричный сенсор состоит из 10-12 транзисторов.

Данный тип матричного сенсора может использоваться в пищевой промышленности, как и сенсор на основе оксида олова, также он применяется в биологических исследованиях, так как является очень чувствительным к аммиаку и сходным с ним соединениям.