Mathematical modeling of the physical mechanism of the formation of a bulk surface charge in semiconductors for intelligent frequency sensors for gas concentration

Authors

  • O.V. Osadchuk Vinnytsia National Technical University
  • V.S. Osadchuk Vinnytsia National Technical University
  • Y.A. Osadchuk Vinnytsia National Technical University

DOI:

https://doi.org/10.31649/1681-7893-2019-38-2-107-112

Keywords:

semiconductor gas sensors, gas-reactive effect, reactive properties of semiconductors, impedance, surface layer

Abstract

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.

Author Biographies

O.V. Osadchuk, Vinnytsia National Technical University

д.т.н., професор

V.S. Osadchuk, Vinnytsia National Technical University

д.т.н., профессор

Y.A. Osadchuk, Vinnytsia National Technical University

к.т.н., доцент

References

Microelectronic sensors of physical quantities / ed. Z. Yu. Gotry.-Lviv: League-Press, 2002. - 475 p.

Sensors: Reference / Under total. ed. V.M. Sharapova, ES Polishchuk. –Moscow: Technosphere, 2012. -624s.

Jackson R.G. The latest sensors / Jackson R.G. –Moscow: Technosphere, 2007. - 384 p.

Schaumburg H. Sensoren / Schaumburg H. - Stuttgart: B.G.Teubner. 1992. - 517 p.

Osadchuk VS, Osadchuk OV, Prokopova MO Mathematical model of microelectronic frequency gasconverter // Bulletin of the Vinnitsa Polytechnic Institute. - 2003, –№4. - with. 94-98.

Osadchuk OV, Osadchuk VS, Osadchuk YA Mathematical model of gas-reactive effect insemiconductor gas sensors // Bulletin of the Khmelnitsky National University. Series: Technical Sciences. Khmelnitsky, 2019, No. 2 (271). –C. 160-166. DOI 10.31891 / 2307-5732-2019-271-2-160-166

Osadchuk OV Radiomeasuring converter of gas concentration on transistor structure with negativeresistance / Osadchuk OV, Osadchuk VS, Osadchuk YA // Materials of ISTC "Information Technologies and Computer Modeling". Ivano-Frankivsk, May 15-20, 2017 - P.12-15.

Osadchuk A. Microelectronic Transducer of Gas Concentration Based on MOSFET with an ActiveInductive Element / Osadchuk A., Osadchuk V., Seletska O., Krylik L. // PRZEGLAD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 95 NR 4 / 2019 –P.237-241

Osadchuk V.S. Frequency converter of gas based on two bipolar transistors with active inductive element/ Osadchuk VS, Osadchuk OV, Prokopova MO // Bulletin of Vinnitsa Polytechnic Institute. - 2005, - №2. - P.86-90.

Heiland G. Zum Einflus von adsorbiertenm Sanerstoff auf dieelektriesche Leitfahidkeit vonZinkoxidkristallen / Heiland G. - Berlin: Z.phys., 1954. - 459 p.

Bonch-Bruevich VL Semiconductor Physics / VL Bonch-Bruevich, SG Kalashnikov - Moscow: Nauka,1990. - 688 p.

Shalimova KV Semiconductor Physics / Shalimova KV –M .: Energy, 1985. - 392 p.

Rzhanov AV Electronic processes on the surface of semiconductors / AV Rzhanov - M .: Science, 1971- 480 p.

Downloads

Abstract views: 258

Published

2020-03-12

How to Cite

[1]
O. Osadchuk, V. Osadchuk, and Y. Osadchuk, “Mathematical modeling of the physical mechanism of the formation of a bulk surface charge in semiconductors for intelligent frequency sensors for gas concentration”, Опт-ел. інф-енерг. техн., vol. 38, no. 2, pp. 107–112, Mar. 2020.

Issue

Vol. 38 No. 2 (2019)

Section

Optical And Optical-Electronic Sensors And Converters In Control And Environmental Monitoring Systems

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).