DE19959925A1 - Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen mit einem Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen mit einem Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen mit einem Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor wird die Temperatur der sensitiven Schicht (1) moduliert, und gleichzeitig wird ein moduliertes elektrisches Feld in der sensitiven Schicht (1) erzeugt. Die gleichzeitige Modulation von Temperatur und elektrischem Feld wird durch Anlegen einer modulierten Heizspannung an ein Heizelement (5) des Sensors erzeugt. Der elektrische Widerstand der sensitiven Schicht (1) wird gemessen und das Meßsignal wird einer Spektralanalyse unterzogen. Durch Vergleich der Signalmuster, die sich bei einer Messung mit bestimmten Modulationsfrequenzen ergeben, mit bekannten Signalmustern, werden Konzentrationen einzelner Gase in einem Gasgemisch eindeutig bestimmt. Ein Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor umfaßt eine Steuereinrichtung (7), die eine modulierte Spannung zum Heizen der sensitiven Schicht (1) und zum Erzeugen eines modulierten elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht (1) erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen mit einem Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Die Messung von Gaskonzentrationen ist in verschiedenen Bereichen der Technik von großer Bedeutung. Beispielsweise entstehen bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe toxische Gase, wie z. B. CO, NOX und Ozon. Diese Gase können insbesondere das menschliche Atmungssystem schädigen und belasten die Umwelt erheblich. Daher ist es erforderlich, beispielsweise Abgase von Verbrennungsmotoren zu analysieren. Insbesondere kann durch eine rasche Analyse während des Betriebs durch entsprechende Rückkopplung der Schadstoffausstoß reduziert werden. Aber auch in anderen Bereichen der Technik ist es wichtig, Gaskonzentrationen von CO, NO, NO2, HC, O3 usw. bzw. Mischungen davon z. B. in Luft zu messen.
Eine Möglichkeit zur Gasanalyse bieten Dünnschicht-Halbleiter-Gassensoren, wie sie z. B. in der Veröffentlichung von Th. Becker, et al "Ozone detection using low-power-consumption metal-oxide gassensors", vorgestellt auf der Konferenz "European Materials Research Spring Meeting", Straßburg 16.-19.06.1998, beschrieben sind. Bei derartigen Sensoren ist ein dünner SnO2-Film als gassensitive Schicht auf einem Heizelement angeordnet. Durch Messung des elektrischen Widerstandes der gassensitiven Schicht bei bestimmten Temperaturen lassen sich Gase, wie z. B. CO, NOX oder O3 nachweisen, bzw. Konzentrationen bestimmen.
Ein Problem bei dieser Messung besteht jedoch darin, daß Konzentrationen einzelner Gase in einem Gasgemisch nicht oder nicht eindeutig bestimmbar sind. Das Meßergebnis liefert ein Summensignal, das unterschiedliche Wirkungen der einzelnen Gaskomponenten auf den elektrischen Widerstand der gassensitiven Schicht beinhaltet.
Als eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems wurde vorgeschlagen, mehrere Sensoren in der Art eines Arrays anzuordnen, wobei die einzelnen Sensoren bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden, um unterschiedliche Empfindlichkeiten für einzelne Gaskomponenten zu erhalten. Diese Lösung erfordert jedoch einen erhöhten konstruktiven Aufwand. Hinzu kommt, daß in vielen Fällen eine eindeutige Bestimmung der einzelnen Gaskonzentrationen nicht bzw. kaum möglich ist.
In A. Heilig et al. "Gas identification by modulating temperatures of SnO2-based thick film sensors", Sensors and Actuators B, 1997, wird ein Dickschicht-Gassensor mit einer gassensitiven Schicht aus SnO2 vorgeschlagen, bei dem eine thermische Modulation der gassensitiven Schicht erfolgt. Beim Betrieb dieses Sensors wird die Temperatur zwischen 200 und 420°C mit einer Frequenz von 50 mHz moduliert. Durch Frequenzanalyse werden Signalmuster erzeugt, die für bestimmte Gasgemische charakteristisch sind. Auch bei dieser Messung ist die Zuordnung jedoch in vielen Fällen nicht eindeutig, da z. B. verschiedene Gasmischungen gleiche Muster erzeugen können. Beispielsweise wirkt sich CO auf das Meßergebnis aus, ohne daß eine eindeutige Bestimmung verschiedener Gaskonzentrationen in einem Gemisch mit CO möglich ist.
In W. Hellmich, et al. "Field-effect-induced gas sensitivity changes in metal oxides", Sensors and Actuators B 43 (1997) S. 132-139 ist ein Gassensor beschrieben, bei dem durch Anlegen von elektrischen Feldern eine Veränderung der Elektronendichte in der sensitiven Schicht erfolgt. Dadurch werden Empfindlichkeiten für bestimmte Gase erhöht, während sie für andere Gase erniedrigt werden. Jedoch kann auch mit diesem Sensor keine eindeutige Bestimmung bzw. eindeutige Zuordnung der Meßergebnisse zu Gaskonzentrationen innerhalb von Gasgemischen erfolgen. Es ist beispielsweise nicht möglich, die Empfindlichkeit für eine bestimmte Gaskomponente auf Null zu drücken. Das Meßergebnis spiegelt somit immer eine Überlagerung von Einzelempfindlichkeiten wider.
Ein weiteres Problem sind Drifteffekte bei den bekannten Halbleiter-Gassensoren und eine hohe Leistungsaufnahme. Da herkömmliche Halbleiter-Gassensoren auf nahezu alle reduzierenden und oxidierenden Gase ansprechen, ist insbesondere eine Akzentuierung von Hauptempfindlichkeiten bisher nicht bzw. kaum möglich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen anzugeben, das die Bestimmung einzelner Gaskonzentrationen in einem Gasgemisch auf eindeutige Weise erlaubt. Weiterhin soll ein Dünnschicht-Halbleiter- Gassensor geschaffen werden, mit dem eine eindeutige Zuordnung der Meßergebnisse zu verschiedenartigen Gasgemischen bzw. eine eindeutige Bestimmung der Gaskonzentrationen in einem Gasgemisch möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst, durch das Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen gemäß Patentanspruch 1 und durch den Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor gemäß Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen mit einem Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor umfaßt die Schritte: Anlegen einer Heizspannung an ein Heizelement zum Heizen einer sensitiven Schicht des Gassensors; Erzeugen eines elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht; und Messen des elektrischen Widerstandes der sensitiven Schicht; wobei die Temperatur der sensitiven Schicht und das elektrische Feld gleichzeitig moduliert werden, um die Empfindlichkeit der sensitiven Schicht für einzelne Gaskonzentrationen eines Gasgemisches zu steuern. Durch dieses Verfahren können Gaskonzentrationen in einem Gasgemisch eindeutig bestimmt bzw. gemessen werden. Empfindlichkeiten für einzelne Gase können durch die gleichzeitige Temperatur- und Feldmodulation bis auf Null herabgesetzt werden, so daß diese Gaskomponenten das Meßergebnis nicht mehr beeinflussen. Die Verwendung von dünnen Schichten führt darüber hinaus zu einer Reduzierung der Meßzeit.
Vorteilhafterweise wird die Heizspannung periodisch verändert, um dadurch Variationen des elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht zu erzeugen. Die Modulation der Temperatur und des elektrischen Feldes kann mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz, bevorzugt 0,26 Hz erfolgen. Bevorzugt wird durch Einstellung der Modulationsfrequenz die Empfindlichkeit der sensitiven Schicht für reduzierende Gase, insbesondere für CO, herabgesetzt, während sie z. B. für oxidierende Gase, insbesondere NO2 und/oder O3 erhalten bleibt. Auch kann durch Einstellung der Modulationsfrequenz die Empfindlichkeit der sensitiven Schicht für NO2 und/oder CO herabgesetzt werden, während sie z. B. für O3 erhalten bleibt. Vorzugsweise wird die Modulationsfrequenz derart gewählt, daß die Empfindlichkeit für reduzierende Gase herabgesetzt wird, während sie für oxidierende Gase erhalten bleibt. Dadurch kann beispielsweise in einem Gasgemisch aus NO2 und CO der reine NO2 Anteil gemessen werden, da der Sensor keine bzw. nur noch eine sehr geringe Empfindlichkeit für CO aufweist. Bevorzugt wird bei dem Verfahren ein charakteristisches Signalmuster, beispielsweise in Form eines Amplitudenspektrums, erzeugt. Das Signalmuster kann dann bei der Auswertung mit einem bekannten Spektrum verglichen werden. Bevorzugt wird das erzeugte Signalmuster mit solchen Signalmustern verglichen, die zuvor für verschiedene Gas-Luft-Mischungen als Differenzspektren in Bezug auf Luft erzeugt wurden. Dabei kann insbesondere zunächst für verschiedene NO2- Konzentrationen in Luft ein Signalmuster ermittelt werden, und anschließend daraus die NO2-Konzentration in einem CO/NO2 Gemisch ermittelt werden.
Der erfindungsgemäße Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor umfaßt eine sensitive Schicht, deren elektrischer Widerstand durch Kontakt mit einem Gas veränderbar ist, ein Heizelement zum Heizen der sensitiven Schicht, und Elektroden zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes der sensitiven Schicht, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eine modulierte Spannung zum Heizen der sensitiven Schicht und zum Erzeugen eines modulierten elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht erzeugt. Der erfindungsgemäße Halbleitergassensor dient zur Durchführung des oben genannten erfindungsgemäßen Verfahrens und ermöglicht eine Bestimmung der Konzentrationen einzelner Gaskomponenten in einem Gasgemisch mit eindeutiger Zuordnung auf einfache Weise und ohne großen konstruktiven Aufwand. Dadurch werden auch Kosten eingespart und der Sensor ist für den Serieneinsatz geeignet.
Bevorzugt ist zwischen der sensitiven Schicht und dem Heizelement eine als Dünnschicht ausgebildete Isolationsschicht angeordnet, deren Schichtdicke bevorzugt geringer ist als 1 µm. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke der Isolationsschicht im Bereich von 700 nm und weniger. Vorteilhafterweise ist die sensitive Schicht als Dünnschicht ausgebildet, mit einer Schichtdicke im Bereich von 1 µm und weniger, bevorzugt im Bereich von 300 nm und weniger. Dadurch kann eine relativ hohe Modulationsfrequenz für die Heizerspannungs- bzw. Temperaturmodulation gewählt werden, die gleichzeitig einen Feldeffekt mitmoduliert.
Vorteilhafterweise erzeugt die Steuereinrichtung eine Heizspannung, die mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 bis 300 Hz, bevorzugt im Bereich von 0,3 Hz bis 100 Hz, moduliert ist. Durch höhere Frequenzen wird beispielsweise die CO-Empfindlichkeit herabgesetzt, da die Reaktionszeit für CO an der sensitiven Schicht verkürzt wird.
Vorteilhafterweise hat der Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor eine Auswerteeinrichtung zur Erzeugung eines Amplitudenspektrums. Bevorzugt weist der Sensor Heizelektroden auf, die derart angeordnet sind, daß beim Anlegen der modulierten Heizspannung das variierende elektrische Feld eine Variation der Elektronendichte in der sensitiven Schicht erzeugt.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Figuren beschrieben, in denen
Fig. 1 einen Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Amplitudenspektrum mit Differenzamplituden CO-Luft in Abhängigkeit von der CO Konzentration zeigt; und
Fig. 3 ein Amplitudenspektrum der Differenzamplituden NO2-Luft bei verschiedenen NO2 Konzentrationen zeigt.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor. Eine gassensitive Schicht 1 aus einem Metalloxid, hier SnO2, befindet sich auf einer Isolationsschicht 2, die aus SiO2 gefertigt ist. Auf beiden Seiten bzw. in den Randbereichen der gassensitiven Schicht 1 befinden sich elektrische Kontakte 3a, 3b in Form von Bondpads, die sich in elektrischem Kontakt mit der gassensitiven Schicht 1 befinden. Die Kontakte 3a, 3b dienen zum Anlegen einer Meßspannung, um den elektrischen Widerstand der gassensitiven Schicht 1 zu messen. Ebenso wie die gassensitive Schicht 1 befinden sich die elektrischen Kontakte 3a, 3b auf der Oberseite 2a der Isolationsschicht 2. Die Isolationsschicht 2 wird von einer Membrane 4 aus Siliziumnitrid bzw. Si3N4, allgemein aus einem Siliziummaterial, getragen, wobei zwischen der Isolationsschicht 2 und der Membrane 4 ein Heizelement 5 aus Platin bzw., einem Metall angeordnet ist. Das Heizelement 5 verläuft meanderförmig an der Schichtgrenze zwischen der Isolationsschicht 2 und der Membrane 4, wobei es in den Randbereichen elektrische Kontakte 5a, 5b zum Anlegen einer Heizspannung aufweist bzw., bildet. Die elektrischen Kontakte 3a, 3b zum Anlegen der Meßspannung oder daran elektrisch gekoppelte Bereiche liegen einzelnen Bereichen des Heizelements 5 gegenüber und sind von diesem durch die Isolationsschicht 2 aus SiO2 getrennt. Ein Substrat 6 aus Silizium unterstützt die Membrane 4 in ihren randlichen Bereichen. Eine Steuereinrichtung 7 dient zur Erzeugung einer modulierten Spannung zum Heizen der sensitiven Schicht 2 und gleichzeitig zum Erzeugen eines modulierten elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht 2. Der Sensor bzw. seine Strukturen sind mikromechanisch gefertigt und zeichnen sich durch eine geringe thermische Zeitkonstante aus, was durch ihre geringe thermische Masse bedingt ist. Die Steuereinrichtung 7 ermöglicht verschiedene Betriebsarten, wie z. B. sinusförmige oder sägezahnförmige Anregung, oder auch einen gepulsten Betrieb. Im vorliegenden Fall ist die Steuereinrichtung 7 so ausgelegt, daß sie eine Modulation der Heizspannung mit einer Frequenz von ca. 0,1 Hz bis ca. 50 Hz bewirkt. Es sind aber auch tiefere bzw. höhere Modulationsfrequenzen möglich.
Durch die Anordnung der Metallbereiche bzw. Elektroden 3a, 3b und 5a, 5b wird zusätzlich zur thermischen Modulation ein moduliertes elektrisches Feld zwischen dem Heizelement 5 und der Zinndioxidschicht 1 bzw. den Elektroden 3a, 3b erzeugt. Es erfolgt also gleichzeitig mit der thermischen Modulation eine Modulation des Feldeffekts zwischen dem Heizelement 5 und der Zinndioxidschicht 1. Dies wird insbesondere durch die sehr geringen Schichtdicken des Halbleiter-Gassensors ermöglicht. Die Isolierschicht 2 aus SiO2 besitzt eine Schichtdicke von ca. 700 nm, während die Dicke der Zinndioxidschicht 1 ca. 300 nm beträgt. Dadurch kann eine Modulation des Feldeffekts und gleichzeitig der Temperatur erfolgen.
Durch die gleichzeitige Modulation der Heizersteuerung und des Feldeffekts ist eine vollständige Unterdrückung des Effekts von reduzierenden Gasen, wie beispielsweise CO, bei der Messung möglich. Oxidierende Gase, wie NO2 und insbesondere Ozon werden dagegen sensiert bzw. gemessen.
Bei der gleichzeitigen Modulation der Temperatur und des Feldeffekts wird durch die Frequenz, die zumeist im Bereich zwischen 0,3 und 100 Hz liegt, die Sensitivität für bestimmte Gaskomponenten gesteuert. Beispielsweise wird durch Erhöhung der Frequenz die Gasempfindlichkeit für reduzierende Gase, wie z. B. CO, reduziert oder sogar vollständig unterdrückt. Damit wird in einem Gasgemisch, in dem neben CO auch NO2 enthalten ist, der reine NO2 Anteil gemessen. Durch höhere Frequenzen wird also die CO Empfindlichkeit herabgesetzt, was durch die kürzere Reaktionszeit der CO Moleküle an der Oberfläche der sensitiven Schicht 1 verursacht wird.
Da die Empfindlichkeit für O3 in einem ähnlichen Temperaturbereich liegt wie die Empfindlichkeit für NO2, erhält man normalerweise eine Überlagerung der Effekte von O3 und NO2. Jedoch kann man durch weitere Erhöhung der Modulationsfrequenz die NO2- Empfindlichkeit reduzieren. Demnach wird bei höheren Frequenzen nur noch der O3 Anteil im Gasgemisch gemessen. Von großer Bedeutung für die Modulationseffekte ist die Fertigung des Sensors in Dünnschicht-Technologie, da hier ein starkes elektrisches Feld aufgrund der dünnen Isolationsschicht 2 und der dünnen Sensorschicht 1 erzeugt wird und gleichzeitig eine geringe thermische Zeitkonstante im Bereich von 5 Millisekunden vorliegt. Dadurch kann bei den relativ hohen Frequenzen, die hier verwendet werden, noch eine Messung der Gaskonzentrationen erfolgen. Messungen mit einer Zeitspanne im Bereich von 1 Minute sind möglich.
Fig. 2 zeigt Differenzen von Amplitudenspektren, die sich aus einer Messung von Luft und Luft plus 100 ppm CO beziehungsweise Luft und Luft plus 200 ppm CO ergeben. Die Messung wurde bei einer Grundfrequenz der Modulation im Bereich von 0,26 Hz durchgeführt. Die Meßzeit betrug 120 Sekunden. Da CO bei der Modulation mit dieser Frequenz nicht mehr detektiert werden kann, ist die Differenz zwischen dem Luftspektrum und den beiden CO Spektren ungefähr gleich Null. D. h., unabhängig von der CO Konzentration ergibt sich keine Differenz in den Spektren gegenüber einer Messung in Luft ohne CO Gehalt.
Fig. 3 zeigt die Differenzamplituden von Luft mit einem NO2-Gehalt von 5 ppm beziehungsweise 7 ppm gegenüber reiner Luft. Es ergeben sich unterschiedliche Signalmuster für verschiedene NO2-Konzentrationen. Dabei ist jedes Signalmuster charakteristisch für eine bestimmte NO2-Konzentration. Aus den charakteristischen Signalmustern bzw. Spektren kann so die NO2-Konzentration in einem CO/NO2-Gemisch bestimmt werden. Bei einer Grundfrequenz der Modulation von 0,26 Hz bleibt die Messung vom CO-Gehalt unbeeinflußt. Auch bei der Messung gemäß Fig. 3 betrug die Meßzeit 120 Sekunden, wobei eine relative Feuchte von 30% herrschte.
Wird die Modulationsfrequenz weiter erhöht, gelangt man zu einem Punkt, in dem nur noch die O3-Konzentration in einem Gasgemisch gemessen wird. Mittels zuvor durchgeführter Eichmessungen bei unterschiedlichen Konzentrationen verschiedener Gase und bei verschiedenen Frequenzen werden Vergleichsspektren erhalten, mit denen die Amplitudenspektren, die sich bei der Messung in einem Gasgemisch bei unterschiedlichen Modulationsfrequenzen ergeben, verglichen werden.
Die Spektren ergeben sich durch eine Frequenzanalyse des Meßsignals, z. B. durch eine Fast Fourier Transformation. Da die entsprechenden Fourierkoeffizienten eine gewisse Schwankung aufweisen, werden die Koeffizienten auf den ersten Koeffizienten normiert, d. h. die Streuung der normierten Werte wird deutlich minimiert. Die Auswertung des Spektrums kann sowohl durch eine Spektralanalyse mittels einer geeigneten Software, als auch durch elektronische Filter mit fester Grundfrequenz erfolgen.
Durch die erfindungsgemäße, nicht-gleichspannungsförmige thermische Anregung von gassensitiven Schichten mittels Heizerstrukturen mit schnellen thermischen Ansprechzeiten werden eindeutige Signalmuster erzielt, so daß Konzentrationen einzelner Gaskomponenenten in einem Gasgemisch eindeutig ermittelt werden können. Weitere Vorteile sind die Unterdrückung der Drifteffekte von Halbleiter-Gassensoren, die Akzentuierung von Hauptempfindlichkeiten, sowie die Reduzierung der Leistungsaufnahme, insbesondere im gepulsten Betrieb. Durch den modulierten Betrieb lassen sich die Drifteffekte mathematisch beseitigen und Hauptempfindlichkeiten der Gassensoren akzentuieren.

Claims (16)

1. Verfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen mit einem Dünnschicht- Halbleiter-Gassensor, mit den Schritten:
  • - Anlegen einer Heizspannung an ein Heizelement (5) zum Heizen einer sensitiven Schicht (1) des Gassensors;
  • - Erzeugen eines elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht (1); und
  • - Messen des elektrischen Widerstands der sensitiven Schicht (1);
dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der sensitiven Schicht (1) und das elektrische Feld gleichzeitig moduliert werden, um die Empfindlichkeit der sensitiven Schicht (1) für einzelne Gaskonzentrationen eines Gasgemisches zu steuern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizspannung periodisch verändert wird, um dadurch Variationen des elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht (1) zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation der Temperatur und des elektrischen Feldes mit einer Frequenz von mindestens 0,1 Hz, bevorzugt mindestens 0,26 Hz, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Modulations-Frequenz die Empfindlichkeit der sensitiven Schicht (1) für reduzierende Gase, insbesondere CO, herabgesetzt wird, während sie für oxidierende Gase, insbesondere NO2 und/oder O3 erhalten bleibt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung der Modulations-Frequenz die Empfindlichkeit der sensitiven Schicht (1) für NO2 und/oder CO herabgesetzt wird, während sie für O3 erhalten bleibt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulations-Frequenz derart gewählt wird, daß die Empfindlichkeit für reduzierende Gase herabgesetzt wird, während sie für oxidierende Gase erhalten bleibt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein charakteristisches Signalmuster in Form eines Amplitudenspektrums erzeugt wird, das bei der Auswertung mit einem bekannten Spektrum verglichen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß erzeugte Signalmuster mit solchen Signalmustern verglichen werden, die zuvor für verschiedene Gas-Luft-Mischungen als Differenzspektren in Bezug auf Luft erzeugt wurden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst für verschiedene NO2-Konzentrationen in Luft Signalmuster ermittelt werden, und anschließend daraus die NO2-Konzentration in einem CO/NO2- Gemisch ermittelt wird.
10. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor, mit
einer sensitiven Schicht (1), deren elektrischer Widerstand durch Kontakt mit einem Gas veränderbar ist;
einem Heizelement (5) zum Heizen der sensitiven Schicht, und Elektroden (3a, 3b) zur Bestimmung des elektrischen Widerstands der sensitiven Schicht (1),
gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (7), die eine modulierte Spannung zum Heizen der sensitiven Schicht (1) und zum Erzeugen eines modulierten elektrischen Feldes in der sensitiven Schicht (1) erzeugt.
11. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der sensitiven Schicht (1) und dem Heizelement (5) eine als Dünnschicht ausgebildete Isolationsschicht (2) angeordnet ist, deren Schichtdicke bevorzugt geringer ist als 1 µm.
12. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Isolationsschicht (2) im Bereich von 700 nm und weniger liegt.
13. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der als Dünnschicht ausgebildeten sensitiven Schicht (1) im Bereich von 1 µm und weniger liegt, bevorzugt im Bereich von 300 nm und weniger.
14. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (7) eine Heizspannung erzeugt, die mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 bis 300 Hz, bevorzugt 0,3 Hz bis 100 Hz moduliert ist.
15. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung zur Erzeugung eines Amplitudenspektrums.
16. Dünnschicht-Halbleiter-Gassensor nach einem der Ansprüche 10 bis 15, gekennzeichnet durch Heizelektroden (5a, 5b), die derart angeordnet sind, daß beim Anlegen der modulierten Heizspannung das variierende elektrische Feld eine Variation der Elektronendichte in der sensitiven Schicht (1) erzeugt.
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