本发明专利技术涉及一种借助于气敏场效应晶体管测量气体参数的方法。该方法具有如下步骤：在准备时间段期间给场效应晶体管的栅极施加准备电压。该方法还具有如下步骤：在紧接在准备时间段之后的检测时间段期间检测场效应晶体管的源极接线端子与漏极接线端子之间的测量参数，其中在检测测量参数的期间将检测电压施加在栅极上，所述检测电压具有一电平值，该电平值的数值尤其是小于准备电压的绝对值。最后，该方法具有如下步骤：在使用所检测的测量参数的情况下确定气体参数。
【技术实现步骤摘要】
借助于气敏场效应晶体管测量气体参数的方法和控制设备
本专利技术涉及一种借助于气敏场效应晶体管来测量气体参数的方法、一种对应的设备以及一种对应的计算机程序产品。
技术介绍
当前，基于半导体的化学气体传感器已经处于发展中。在此情况下，大多给场效应晶体管(FET)配备气敏电极，所述气敏电极的沟道电流在接通晶体管以后不是恒定的，而是尽管气氛为恒定的但仍然显著变化(下面亦称漂移)。例如在DE 10 2007 039 567 Al中示出了气敏场效应晶体管的这样的漂移行为。在恒定的气氛中，沟道电流表示基本信号(下面亦称基线)，每个改变都作为气体传感器信号被分析。对于气体传感器的应用尤其重要的是持续长于IOOms的漂移。该漂移的原因基本上是电荷在器件中的重新分配和没有退化，也就是逆效应。通过恒定偏压应力，器件的开始点改变。通过关断器件，该改变也可以重新弛豫回去。
技术实现思路
在该背景下，利用本专利技术提出根据独立权利要求的借助于气敏场效应晶体管来测量气体参数的方法，还提出根据并列独立权利要求的使用该方法的控制设备，以及最后提出根据并列独立权利要求的对应计算机程序产品。从相应的从属权利要求和下面的描述中得出有利的扩展方案。本专利技术提供一种借助于气敏场效应晶体管测量气体参数的方法，其中该方法具有如下步骤: 一在准备时间段期间给场效应晶体管的栅极施加准备电压； 一在紧接在准备时间段之后的检测时间段期间检测场效应晶体管的源极接线端子与漏极接线端子之间的测量参量，其中在检测测量参量的期间将检测电压施加在栅极上，所述检测电压具有一电平值，该电平值的数值尤其是小于准备电压的绝对值；以及一在使用所检测的测量参量的情况下确定气体参数。本专利技术还提供了一种控制设备，其被构造为在对应设备中执行、控制或实施根据本专利技术的方法的步骤。通过本专利技术的以控制设备形式的实施变型方案，可以快速和有效地解决本专利技术所基于的任务。在此，可以将控制设备理解成一种电气设备，该电气设备处理传感器信号并且根据该传感器信号输出控制信号和/或数据信号。该控制设备可以具有接口，所述接口可以基于硬件和/或软件来构造。在基于硬件的构造中，所述接口例如可以是所谓的包含控制设备的各种功能的系统ASIC的一部分。但是还可能的是，所述接口是自有的集成电路或者至少部分地由分立器件构成。在基于软件的构造中，所述接口尤其可以是例如除其它软件模块之外也存在于微控制器上的软件模块。有利的还有一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码可以存储在机器可读载体、比如半导体存储器、硬盘存储器或光存储器上，并且在该程序产品在计算机、装置或控制设备上执行时该程序代码被用于执行或控制根据前述实施方式之一所述的方法的步骤。例如可以将气体参数理解成由气体混合物或流体构成的预定气体的浓度或类型。可以将栅极理解成作为场效应晶体管的栅极的电极，所述电极实现由气体混合物或流体构成的气体的容纳或贮存，并且由此栅极的电特性或电容特性改变。通过这种方式，例如可以在与栅极或栅电极接触的不同气体类型或气体浓度的情况下，导致源极接线端子到漏极接线端子之间的场效应晶体管或电阻的不同电行为。可以将准备电压理解成如下的电压:所述电压在特定的准备时期期间施加在栅极上，以便使场效应晶体管或场效应晶体管的沟道为接下来的测量做好准备。例如可以将测量参量理解成在场效应晶体管的源极接线端子与漏极接线端子之间出现的电阻或电流。在此，在检测的步骤期间，在栅极上施加检测电压，所述检测电压具有数值比检测电压的绝对值小的电平值。在此，可以将电平值理解成电压的具体值。可以将检测电压或准备电压的绝对值理解成检测电压或准备电压的数值。本专利技术所基于的认识是，在精确测量气体参数以前应当使场效应晶体管尽可能好地为测量准备好。对场效应晶体管的所述准备可以通过给场效应晶体管的栅极施加准备电压来进行，所述准备电压本身具有比在下面的步骤中使用的检测电压的数值更大的绝对值，以便实际检测测量参量。在此，可以通过使用比检测电压具有明显更大的正或负电压值的准备电压来保证:例如对于场效应晶体管的沟道区域的半导体材料来说可以中和干扰位置。这例如可以通过如下方式来进行:通过(与检测电压相比高的)准备电压来导致沟道区域中的可移动载流子朝向栅极移动或远离栅极移动。通过该方式，可以使场效应晶体管或场效应晶体管的沟道区域为非常精确的接下来的测量准备好，其中可以尽可能好地补偿所述沟道区域中的在测量时将发挥不可预测的电作用的杂质或干扰效应。然后，为了接下来对测量参量进行测量，可以在紧接着的检测时间段中利用栅极处的更低的检测电压执行测量参量的测量。因此，场效应晶体管的沟道区域在紧接在施加准备电压之后的该时间段中具有仍然有利的测量特性，所述测量特性在取消准备电压以后仍然保持超过一定时期。本专利技术所具有的优点是，通过给栅极施加准备电压来使场效应晶体管准备好，可以实现与现有技术中所能的相比对测量参量的明显更好的检测。由此还变成可能的是，明显更精确地检测气体参数，其中仅仅需要相对于现有技术改变对场效应晶体管的接线端子的控制或施加。由此可以利用技术上非常简单的手段在使用气敏场效应晶体管的情况下实现测量参量的检测以及由此气体参数的测量的明显改善。根据本专利技术的一个实施方式，可以在确定的步骤中使用仅仅在检测步骤中检测的测量参量的情况下来确定气体参数。本专利技术的这样的实施方式确保:所述测量参量仅当(与绝对准备电压相比更小的)检测电压施加在场效应晶体管的栅极上时才被考虑用于确定气体参数。通过这种方式，在确定气体参数时避免干扰影响，所述干扰影响例如是由于栅极上的电压过高以及由此在场效应晶体管的工作点之外运行场效应晶体管造成的。根据本专利技术的另一实施方式，也可以在施加步骤中给栅极施加与检测电压具有不同符号的准备电压，或者其中在施加步骤中给栅极施加与检测电压具有相同符号的准备电压。在此例如也可以在第一施加步骤中使用具有第一符号的准备电压，并且在接下来的施加步骤中使用具有与第一符号相反的第二符号的准备电压。本专利技术的这样的实施方式所提供的优点是，场效应晶体管或其电特性可以被“复位”并且因此也可以在技术上非常简单地在较长运行时长中再次被置于起始状态。也可以针对用于测量气体参数的不同应用环境来优化该测量。特别有利的是本专利技术的一个实施方式，其中该方法的步骤重复执行至少一次。本专利技术的该实施方式所基于的状况是，在撤销准备电压以后在一定的时长以后再次将移动载流子驰豫回到原始位置。本专利技术的、具有多次、但至少一次重复所述步骤的这样的实施方式所提供的优点是，可以在测量测量参量时超过较长时期重新取消可移动载流子从场效应晶体管的沟道区域中的漂移出并且因此也在较长时期中实现对测量参量的非常精确的测量，这因此保证了也超过该较长时期非常精确地确定气体参数。特别有利的是本专利技术的一个实施例，其中彼此相继执行的施加步骤被执行为使得施加步骤中的准备时间段彼此不同，和/或彼此相继执行的检测步骤被执行为使得检测步骤中的检测时间段彼此不同。例如，第一准备时间段可以大于接下来的第二准备时间段，或者第一检测时间段可以大于接下来的第二检测时间段。可替代地或附加地，第一准备时间段也可以小于紧接着的第一检测时间段和/或紧跟在第一检测时间段之后的第二准备时间段小于紧接在第二准备本文档来自技高网...
【技术保护点】
借助于气敏场效应晶体管（100）测量气体参数（175）的方法（500），其中该方法（500）具有如下步骤：－在准备时间段（t23）期间给场效应晶体管（100）的栅极（115）施加（520，545）准备电压（UVS）；－在紧接在准备时间段（t23）之后的检测时间段（t34）期间检测（530）场效应晶体管（100）的源极接线端子（140）与漏极接线端子（145）之间的测量参数（165），其中在检测（520）测量参数（165）的期间将检测电压（UES）施加在栅极（115）上，所述检测电压具有一电平值；以及－在使用所检测的测量参数（165）的情况下确定（535）气体参数（175）。
【技术特征摘要】
2012.07.31 DE 102012213429.81.借助于气敏场效应晶体管(100)测量气体参数(175)的方法(500)，其中该方法(500)具有如下步骤: 一在准备时间段(t23)期间给场效应晶体管(100)的栅极(115)施加(520，545)准备电压(Uvs)； 一在紧接在准备时间段(t23)之后的检测时间段(t34)期间检测(530)场效应晶体管(100)的源极接线端子(140)与漏极接线端子(145)之间的测量参数(165)，其中在检测(520)测量参数(165)的期间将检测电压(Ues)施加在栅极(115)上，所述检测电压具有一电平值；以及 一在使用所检测的测量参数(165)的情况下确定(535)气体参数(175)。2.根据权利要求1所述的方法(500)，其特征在于，在确定(535)的步骤中在使用测量参数(165)的情况下确定仅仅在检测(530)的步骤中检测到的气体参数(175)。3.根据前述权利要求之一所述的方法(500)，其特征在于，在施加(520，545)的步骤中给栅极(115)施加与检测电压(Ues)具有不同符号的准备电压(Uvs)，或者其中在施加(520，545)的步骤中给栅极(115)施加与检测电压(Ues)具有相同符号的准备电压(Uvs)。4.根据前述权利要求之一所述的方法(500)，其特征在于，该方法(500)的步骤重复执行至少一次。5.根据权利要求4所述的方法(500)，其特征在于，彼此相继执行的施加(520，545)的步骤被执行为使得施加(520，545)的步骤中的准备电压(UVS)彼此不同，和/或彼此相继执行的施加(530)的步骤被执行为使得检测(530)的步骤中的检...
【专利技术属性】
技术研发人员：R菲克斯，D昆滋，J格拉夫，FH纪廉，S诺尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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