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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-28032008-175311
Documento
Autor
Nome completo
Mauro Sergio Braga
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Salcedo, Walter Jaimes (Presidente)
Cordoba de Torresi, Susana Inés
Hae, Yong Kim
Título em português
Sensor de imagem para detecção de gases.
Palavras-chave em português
Amplificador de transimpedância
Imagem química
Nariz eletrônico
Posicionador
Sensor MOS
Técnica de Escaneamento por Luz Pulsada (TELP)
Resumo em português
O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um dispositivo MOS como sensor de imagem química para a detecção e classificação de gases de hidrogênio e amônia através da técnica de escaneamento de luz pulsada (TELP). O dispositivo MOS foi fabricado sobre substrato de silício (100) e resistividade de 10 -cm. A porta do dispositivo foi constituída de um eletrodo bimetálico de Au-Pd com espessura nanométrica. Foi proposto um sistema automático de posicionamento X Y para o escaneamento do feixe de luz pulsada baseado no controle PID e no software Labview®. O processo de aquisição de dados foi também automatizado via instrumentação virtual definida pelo software Labview®. A partir das curvas CxV dos capacitores MOS foram extraídos os parâmetros estruturais dos dispositivos mostrando-se estes valores concordantes com os valores definidos no projeto inicial. Adicionalmente foi determinada a largura máxima da camada de depleção sendo este parâmetro importante na sensibilidade da resposta do sensor. O dispositivo MOS em ambiente inerte (N2) apresentou máxima sensibilidade de fotocorrente para polarização de 0,6 V correspondente à máxima largura de depleção. Em ambientes de H2 e NH3, o máximo de sensibilidade foi deslocado para tensões menores a 0,6 V atribuindo-se este fato à adsorção de átomos de Hidrogênio na interface metal/SiO2. As imagens químicas obtidas a partir da resposta do sensor MOS em modo de operação TELP para ambientes de H2 e NH3, respectivamente, apresentaram padrões característicos a cada tipo de gás independentemente da concentração utilizada permitindo a classificação plena destes gases. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de implementação de um sistema de nariz eletrônico apenas utilizando um único sensor.
Título em inglês
Image sensor for detection of gases.
Palavras-chave em inglês
Chemical image
Electronic noses
MOS Sensor
Positioning
Scanning Light Pulse Technique (SLPT)
Transimpedance amplifier
Resumo em inglês
The aim of the present work is the development of a MOS device as a sensor of chemical image, for the detection and classification of hydrogen and ammonia gases, through the Scanning Light Pulse Technique (SLPT). The MOS device was fabricated onto silicon bulk (100) and resistivity of 10 -cm. The gate of the device was built from an Au-Pd bimetallic electrode, with nanometric thickness. It was proposed an X Y automatic position system for scanning the light pulsed beam, based on the PID control and on the Labview® software. The data acquisition process was also automated via virtual instrumentation defined by the Labview® software. From the C x V characteristic curves of the MOS capacitors, the device structural parameters were extracted, showing accordance with values defined in the initial project. Furthermore, it was determined the maximum depletion layer width. This parameter is important for the sensibility response of the sensor. The MOS device, in inert environment (N2), has shown photocurrent maximum sensibility for 0,6 V polarization, corresponding to the maximum depletion layer width. In H2 and NH3 environments, the maximum sensibility was dislocated for voltages lower than 0,6V, attributing it to the hydrogen atom adsorption at the metal/SiO2 interface. The chemical images obtained from the MOS sensor response, in SLPT operation mode for H2 and NH3 environments, respectively, showed characteristic patterns to each kind of gas, independent of the concentration used, allowing the complete classification of these gases. The results obtained in the present work suggest the possibility of implementing an electronic nose system, using only one sensor.
 
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MauroSBOK.pdf (6.92 Mbytes)
Data de Publicação
2009-01-09
 
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