インピーダンス変化型半導体ガスセンサの応答特性とその計測法に関する研究

摘要

半導体膜の電気的特性を測定する電極にくし型電極を採用すると、インピーダンス変化型のセンサとして動作させることができる。同センサは、ヒータ電圧に依存してセンサの等価回路が変化する。今回実験に使用したセンサの場合、一般的なヒータ電圧を印加した場合はほぼ純抵抗となるが、電圧を低く設定した場合はR-C並列等価回路として動作することが確認された。 特に、ヒータ電圧を印加しない場合、ガス分子の物理吸着による半導体膜の誘電率変化が生じることが確認された。 このことから、インピーダンス変化型半導体ガスセンサでは、ヒータ印加電圧を制御することにより物理吸着と従来の酸化還元反応の2つの異なる現象によって生じる半導体膜の電気特性変化を得ることができることがわかる。本報告では、ヒータ印加電圧を変化させ、各種揮発性有機溶媒ガスに対するセンサ応答特性について検討した結果について述べる。 また、インピーダンス変化型の半導体ガスセンサの応答測定を簡易に行うために発振回路故による計測についても検討を行った。