Modelación de la conductividad eléctrica de un sensor de gas basado en óxido metálico semiconductor

Abstract

Las propiedades de los sensores de gas basados en óxidos metálicos semiconductores han sido estudiadas extensamente durante los últimos 40 años. Últimamente, el interés por estos sensores ha aumentado debido a los grandes accidentes y ataques terroristas a diversas instalaciones públicas, desarrollándose nuevos materiales y arreglos novedosos de sensores, como la asociación de células autónomas y métodos de redes neuronales. En este trabajo se presenta un modelo teórico que utiliza la teoría de difusión de gases para explicar el comportamiento de la conductancia eléctrica en sensores de gas basados en una película gruesa de óxido metálico semiconductor, para ello fueron contempladas propiedades físicas y geométricas. Los resultados obtenidos están de acuerdo con los resultados experimentales obtenidos en el Laboratorio de Películas Delgadas para sensado de vapor de etanol por debajo de 50 ppm, encontrándose una dependencia proporcional del coeficiente de difusión con la concentración del gas. Asimismo, se ha analizado la respuesta eléctrica de los sensores bajo dos configuraciones geométricas distintas, obteniéndose una óptima configuración de electrodos coplanares cuando la distancia entre los electrodos es igual al espesor de la película. Así, el uso de un modelo teórico completamente desarrollado puede mejorar el diseño de sensores de gas, para incrementar la capacidad de sensado.