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的制作方法
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】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
【技术领域】
[0001]本发明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。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]在该背景下，利用本发明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。
[0004]本发明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。
[0005]本发明还提供了一种控制设备，其被构造为在对应设备中执行、控制或实施根据本发明的方法的步骤。通过本发明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发明所基于的任务。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]本发明所基于的认识是，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。
[0010]本发明所具有的优点是，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。
[0011]根据本发明的一个实施方式，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。本发明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。
[0012]根据本发明的另一实施方式，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。本发明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。
[0013]特别有利的是本发明的一个实施方式，其中该方法的步骤重复执行至少一次。本发明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。本发明的、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。
[0014]特别有利的是本发明的一个实施例，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时间段之后的第二检测时间段。通过这种方式，可以非常灵活地将场效应晶体管的准备与相应环境场景(例如将场效应晶体管暴露在特定的气体环境中或特定的温度下)或者场效应晶体管的各个参数(例如场效应晶体管的半导体参数)相匹配，其中将场效应晶体管用在这样的环境场景中导致场效应晶体管在运行期间的不同反应。
[0015]为了实现与场效应晶体管的分别当前的运行情况特别匹配的对接下来测量参量检测的准备，也可以在检测步骤以后还执行确定状态值的步骤。在此，该状态值表示场效应晶体管的源极接线端子与漏极接线端子之间的沟道区域中的物理状态。同时，可以在施加步骤中，给栅极施加依赖于该状态值的准备电压。例如可以将这样的状态值理解为干扰位置的浓度或者场效应晶体管的沟道区域中的电荷。本发明的这样的实施方式所提供的优点是，可以非常精确地调节准备电压以便将场效应晶体管的沟道区域的最优状态(尤其是鉴于可能的干扰影响)为随后对测量参量的检测准备好。
[0016]根据本发明的另一实施方式，可以在施加步骤中在源极接线端子与漏极接线端子之间施加上升的测试电压、然后是施加下降的测试电压，并且测量源极接线端子与漏极接线端子之间的电流的变化曲线。在此，可以在检测步骤中在源极接线端子与漏极接线端子之间施加的电压依赖于来自电流的所测量的变化曲线的至少一个值。在此，可以将这样的测试电压理解成电压的序列或变化曲线，所述电压施加在栅极上并且可以用于确定通过场效应晶体管测量气体参数的最优工作点。本发明的这种实施方式所提供的优点是，通过测试电压的上升和下降的变化曲线可以在检测测量参量期间实现电压调节的最优工作点。通过这样方式可以紧接在实际地检测用于确定气体参数的测量参量以前确定工作点，在当前使用场景中该场效应晶体管从该工作点开始具有其最高灵敏度。这又导致气体参数的高精度确定。
[0017]特别有利的是本发明的一个实施方式，其中在测试电压上升时当针对预先给定的测试电压值的电流的变化曲线值与在测试电压下降时针对预先给定的测试电压值的电流变化曲线的值之差的数值超过预定义的阈值时，在检测步骤中将施加在源极接线端子与漏极接线端子之间的电压从第一电压值改变成第二电压值。本发明的这种实施方式所提供的优点是，例如在检测步骤中给栅极施加预定义的检测电压值，该检测电压值仅当经过场效应晶体管的沟道的电流的滞后曲线根据测试电压具有电流部分特征曲线在测试电压上升或下降时的过大偏差时才改变。电流部分特征曲线的这样的过大偏差可以推断出，在利用迄今为止所使用的检测电压来检测测量参量期间在检测场效应晶体管的沟道区域中可能出现电荷反转过程，使得为了避免这样的电荷反转过程需要将检测电压与测量参量的检测相匹配。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]接着根据附图示例性地进一步阐述本发明。
[0019]图1示出了根据本发明的一个实施例的借助于气敏场效应晶体管测量气体参数的控制设备的框图；
图2示出了根据本发明的作为方法的一个实施例的施加在场效应晶体管的栅极上的电压变化曲线的图；
图3示出了根据本发明的作为方法的另一实施例的施加在场效应晶体管的栅极上的另一电压变化曲线的图；
图4示出了根据本发明的作为方法的另一实施例的施加在场效应晶体管的栅极上的另一电压变化曲线的图；
图5示出了用于示出本发明的作为方法的实施例的步骤的状态改变图；以及图6A和6B示出了根据本发明的一个实施例的用于阐述确定用于检测测量参量的最优工作点的图。
【具体实施方式】
[0020]在下面对本发明的优选实施例的描述中，为不同附图中示出并且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记，其中放弃对这些元件的重复描述。
[0021]图1示出了可由控制设备110来控制的气敏场效应晶体管100的原理性布置。该场效应晶体管具有气敏栅极115，在该气敏栅极115处可以贮存或侵入来自气体或流体混合物125的气体组分120，其中要借助于场效应晶体管100来确定来自该气体组分120的气体参数。栅极120通过(气敏)隔离层130由场效应晶体管110的沟道区域135，该沟道区域135将源极接线端子区域140与场效应晶体管100的漏极接线端子区域145连接。
[0022]控制设备110包括单元150，其用于给栅极115施加准备电压以便导致沟道区域135中的半导体材料的特定的物理状态。例如，作为准备电压可以选择如下的电压:该电压按照数值高于接下来为了测量作为测量参量的沟道区域中的电流而施加在栅极115上的电压(检测电压)。在给栅极115施加准备电压以后，例如可以切换开关155，该开关155现在使得用于检测的单元160能够给栅极115施加低于准备电压的检测电压。可替代地，例如也可以将单元150控制为，使得现在施加在栅极115上的电压下降到检测电压(或在符号相反时被提高)，其中于是不需要设置然后必需被切换的开关155。因此在给栅极115施加检测电压以后，可以测量或检测测量参量165，在此为经过源极接线端子140与漏极接线端子145之间的沟道区域的电流、或者源极接线端子140与漏极接线端子145之间的电阻，以便将该测量参量165传送给用于确定的单元170，在该单元170中，在使用测量参量165的情况下确定前述气体参数175。尤其是可以在使用检测电压的情况下多次相继地、例如周期性地给栅极施加准备电压和接下来检测测量参量。
[0023]本发明的重要背景是，在接通晶体管以后紧接着为了恒定的传感器基线这一目的而使电漂移最小化。具有沟道区域135中的提高的干扰位置密度的晶体管示出了更强的漂移行为，即在其运行期间改变运行点。通过该改变，不能再推断出实际的测量点，或者由于工作点的不可预见的改变得出其他缺点。在此提出的方案所提供的可能性是，防止器件中的电压漂移。
[0024]氧中的移动离子的位置改变也可以改变沟道区域中的场或特性，并且因此导致工作点的改变。该效应也可以通过所提出的本发明来改善。
[0025]为了使用化学灵敏的气体传感器，需要运行策略，以便使器件上的应力最小化。在此提出的方案提供了调节参数，利用所述调节参数可以将所述策略与对器件(即场效应晶体管)的施加相匹配。
[0026]本发明的一个重要方面在于动态运行，即气敏器件不是用恒定电压、而是用定义的运行策略来运行。通过利用(场效应)晶体管上的恒定偏压应力，可以在运行中实现(尤其是沟道区域中的)干扰位置的饱和以及由此移动离子的分布的所定义的状态以及由此恒定的运行点。在此，该器件未在恒定工作点运行，而是也在运行电压(即准备电压和检测电压)改变的情况下在应力点或应力时间段或准备时间段中运行。在此提出的方案因此利用恒定偏压应力的效应以便在运行中实现恒定的状态(尤其是在用于测量测量参量的沟道区域135中)。
[0027]接下来将在参考图2的图的情况下进一步描述在此提出的方案的原理性的工作方式。在该图中，参照(横坐标上的)不同时刻t绘出了纵坐标上的施加在栅极115上的电压的变化曲线。在接通晶体管100(即在接通时刻h开始初始化用于确定气体参数的方法)以后，在实际的测量或控制运行以前给该晶体管100加载预应力，即在时刻t2与t3之间的准备时间段t23中给栅极115施加准备电压Uvs。可能的“应力”例如远远超出实际的工作点(即接下来的检测时间段中的工作电压Ues)地给栅极施加高栅极电压Ue，而不施加漏极电压(即源极接线端子与漏极接线端子之间的电压)。尽管将会没有电流流经晶体管100 (的沟道区域)，但是该高场将会把电子拉到栅极中并且导致氧故障位置的饱和。在准备时间段t23结束时的时刻t3，给栅极115施加检测电压UES，并且在检测时间段t34期间，检测测量参量165至时刻t4，在此例如是在源极区域140与漏极区域145之间施加电压以后经过沟道区域135的电流。因此通过认识到气体分量120对栅极115或隔离层130的电特性的作用，可以在单元170中从气体参数175中确定测量参量165。
[0028]晶体管100的该应力(即给栅极115施加准备电压Uvs)也可以在运行期间重复，以便在运行时间期间再次复位漂移。为此，例如可以在时刻t4 (即检测时间段的结束时亥Ij)以后再次执行在(现在更短的)准备时间段t45期间给栅极115施加准备电压Uvs直至时刻t5的步骤，因为晶体管100已经在第一施加步骤中在时间段t23中被准备好，使得现在只需要刷新沟道区域135中的半导体材料的期望状态。此后，可以然后在另一检测步骤中在第二检测时间段t56中再次检测测量参量直至时刻t6，其中从所述测量参量中同样可以再次确定气体参数175。通过该方式，可以通过准备晶体管的重复周期、然后在任意长的时期期间检测测量参量，可以进行测量参量的高精度的测量或检测，从所述测量参量中然后可以确定气体参数。
[0029]可替代地或在另一应用环境中，例如也可以在所述施加的一个或多个步骤中使用与检测电压Ues具有不同符号的准备电压Uvs。由此例如可以以其他方式或者参照其他干扰位置或其他移动离子的作用的中性化来优化晶体管100的沟道区域135，就好像这可以通过使用与检测电压相同符号的准备电压那样来实现。在此，一个或多个准备时间段可以与在选择与检测电压符号相同的准备电压时的一个或多个准备电压类似或相同长。但是应当保证:准备电压的绝对值总是大于检测电压的值，因为通过这种方式可以保证:沟道区域135的半导体材料的干扰性电特性通过施加栅极115被补偿。图3示出了栅极电压Ug的时间变化曲线的原理性图，其中在使用与检测电压UES具有不同符号的准备电压Uvs的情况下来向栅极115施加该栅极电压Ugo
[0030]换言之，另一可能性在于，给晶体管施加负应力，该负应力将晶体管100深度地驱动到累积中。在累积的运行状态中，晶体管100不导通，但是在沟道135中存在与反转情况相比相反的载流子。但是所述载流子也可以导致氧载流子的饱和。根据氧中的干扰位置是更具有受体特性还是供体特征，可以改变不同的应力机制。在图3的图中示出了在使用负偏压(准备电压)情况下的处理方式的这种情况。在高温下的应力场同样可以导致氧中的移动离子的定义的位移。可以说通过施加应力电压，器件在实际运行以前就预先老化。
[0031]此外，也可以例如在检测步骤中(即在时间段t23期间)测量或检测测量参量以后测量400漂移或干扰位置浓度，这示例性地在图4的图中予以示出。在此，根据图3的图示使用与检测电压Ues具有不同符号的准备电压Uvs。该测量的结果然后可以用于确定在接下来的步骤中要执行的给栅极115施加准备电压，使得例如将准备电压选择为使得可以补偿沟道区域135中的半导体材料对该沟道区域135中的漂移行为或干扰位置浓度的作用。通过这种方式，可以在检测步骤中明确地识别干扰位置浓度在施加在栅极115上的电压下降时的驰豫，并且可以再次根据当前状态将半导体材料尽可能快地再次带入到对于检测测量参量最优的状态。测量400漂移/干扰位置浓度例如可以将电压Ug施加在栅极115上，该电压Ug根据绝对值比准备电压Uvs更高(并且具有与准备电压Uvs不同的符号)。由此可以识别影响测量参量的漂移的当前干扰位置浓度。然后响应于所测量的漂移或干扰位置浓度，可以在(第二)施加步骤中在第二准备时间段t45期间选择准备电压，但是这在图4中当前未示出，因为在此使用与在第一准备时间段t23中的第一施加期间相同的准备电压Uvs的值。这在图4中由附图标记410来表示。
[0032]图5示出了根据本发明的用于借助于气敏场效应晶体管100来测量气体参数的方法500的实施例的原理性流程图。为了示出方法500的实施例，为此根据图4示出的处理方式使用对栅极115的施加。在此，在第一步骤中开始510方法500 (例如在图1的时刻
在接下来的步骤中进行如下步骤:在准备时间段t23期间给场效应晶体管100的栅极施加520准备电压Uvs (该施加步骤520也可以被称为给晶体管施加“预应力”)。然后，在检测步骤520中在紧接在准备时间段以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期间将检测电压施加在栅极上，该检测电压比准备电压的绝对值具有更小的电平值。在该步骤中，场效应晶体管在已知的运行模式(亦称运行)下工作。如果现在在该检测步骤530中检测测量参量，则可以在接下来的确定步骤535中在使用测量参量的情况下(即从测量参量中)确定气体参数。在另一接下来的步骤中，测量540测量参量的漂移作为状态值547，所述测量参量尤其是表示对沟道区域135中的半导体材料的物理状态的指示。该测量步骤540也可以被理解成另一接下来的施加步骤545的一部分。在测量步骤540以后，可以在计算步骤540中计算(新的)准备电压Uvsi，该准备电压Uvsi用于接下来的施加步骤520。在给栅极115施加所计算(可能被改变)的准备电压Uvsi以后，现在又进行检测测量参量的步骤530以及从测量参量中确定气体参数的步骤535。
[0033]因此，在此描述的方案实现了一种处理方式，其中在运行(状态)期间(或之后)在给栅极115施加准备电压的情况下再次短时地切换到应力模式下并且对抗工作点的漂移。
[0034]此外，可以为了调节出尽可能与具体应用情况协调的准备电压在更精确控制以后计算以前的或该准备电压。在这样的方案中，存在另一可能性，即例如借助于其他测量方法测量所产生的漂移，并且从所测量的干扰位置中计算应用于该漂移的应力信号。为此，例如可以使用从半导体制造技术中公知的电荷泵浦方法(Charge-Pumping-Verfahren)(可能以变化的形式)。电荷泵浦方法(或从其导出的方法)因此也可以用于确定场效应晶体管100中的累积的开始点。但是与电荷泵浦方法不同，该测量方法不需要晶体管100处的第四接线端子。
[0035]使用这样的方案使得能够在运行期间测量扁带电压，其中该晶体管可以被深度地脉冲式控制到累积中。这通过暂时地施加负电压(例如在η型晶体管的情况下)来进行。在此，如果达到扁带电压，则干扰位置被电荷反转。应将扁带电压理解成从外部施加的电压，该电压在半导体中感应出最小的电场。然后如果测量晶体管的传输特性曲线600 (即表示在栅极115上施加电压的情况下参照漏极接线端子145在源极接线端子140与漏极接线端子145之间的电流的特征曲线)，则可以确定:干扰位置是否被电荷反转。图6Α和6Β中示出了场效应晶体管100的这样的传输特征曲线600，其中为了确定传输特征曲线600，首先将上升的电压电平施加在栅极115上，以便获得传输特征曲线600的第一(上升的)分支610，并且接着将下降的电压电平施加在栅极115上，以便获得传输特征曲线600的第二 (下降的)分支620。在此，在图6Α中示出了针对低于扁带电压的情况的传输特征曲线600，而在图6Β中示出了针对不低于扁带电压的情况的传输特征曲线。在此，传输特征曲线600的斜度根据施加在栅极115上的电压而改变，同样形成上升(分支610)与下降(分支620)之间测量的传输特征曲线的滞后。在此，在图6Α中示出了传输特征曲线600，其中源极接线端子140与漏极接线端子145之间的电流在栅极电压上升情况下的值同该电流在栅极电压下降情况下的值(分别参照相同的栅极电压值640)之间存在大的差630，这可以推断出沟道区域135的半导体材料中的干扰位置的电荷反转。相反在图6Β的传输特征曲线600中仅仅存在在栅极电压上升或下降(同样分别参照相同的栅极电压640)情况下经过沟道区域的电流的小的差630。通过这样的在此介绍的方案可以确定:在栅极处的哪个电压下，沟道区域中的半导体材料中的干扰位置的电荷反转效应不再出现，使得在该电压时不再预期有对测量参量的检测的干扰影响。因此通过对从哪个电压开始使干扰位置的作用中性化的该测试，可以确定工作点或者确定具体要针对当前应用场景或测量场景用于测量测量参量的检测电压，该检测电压将在检测时期期间施加在栅极上。例如，对该传输特征曲线600的分析也可以进行得使得上升的传输特征曲线610上的值相对于下降的传输特征曲线620上的值的差超过阈值，即测量参量的漂移过大并且因此不再能被容忍。在这种情况下，然后可以匹配或改变用于检测的检测电压，例如提高或降低检测电压。通过测试多个负电压可以确定:在相应电压时是否超过扁带。在超过扁带电压的情况下，传输曲线移动特定的电压范围。
[0036]本发明可以用于所有具有基于场效应的器件的基于半导体的传感器、特别是用于具有晶体管的基于半导体的气体传感器。
[0037]所述和在附图中所示的实施例仅仅是被示例性选择的。不同的实施例可以完全或参照各个特征彼此组合。也可以通过另一实施例的特征来补充一个实施例。
[0038]另外，根据本发明的方法步骤可以重复或者以与所述次序不同的次序来执行。
[0039]如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”连词，则这是指，该实施例根据一个实施例具有第一特征和第二特征，以及根据另一实施例要么仅仅具有第一特征、要么仅仅具有第二特征。
【权利要求】
1.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)的步骤中的检测时间段(t34，t56)彼此不同。
6.根据前述权利要求之一所述的方法(500)，其特征在于，在检测(530)的步骤以后还执行确定(540，550 )状态值(555 )的步骤，其中该状态值(547 )表示场效应晶体管(110 )的源极接线端子(140)与漏极接线端子(145)之间的沟道区域(135)中的物理状态，其中在施力口(520)的步骤中给栅极(115)施加依赖于该状态值(547)的准备电压(UVS1)。
7.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)的步骤中在源极接线端子(140)与漏极接线端子(145)之间施加上升的测试电压(U)、然后施加下降的测试电压(U)，并且测量源极接线端子(140)与漏极接线端子(145)之间的电流(I)的变化曲线(600)，其中在检测(520)的步骤中在源极接线端子(140)与漏极接线端子(145)之间施加的电压依赖于来自电流(I)的所测量的变化曲线(600)的至少一个值。
8.根据权利要求7所述的方法(500)，其特征在于，当在测试电压上升时针对预先给定的测试电压值(640)的电流(I)的变化曲线(600)的值与在测试电压下降时针对预先给定的测试电压值(640)的电流(I)的变化曲线(600)的值之差(630)的数值超过预定义的阈值时，在检测(530)的步骤中将施加在源极接线端子(140)与漏极接线端子(145)之间的电压从第一电压值改变成第二电压值。
9.控制设备(100)，其被构造为在对应的单元(150，160，170)中执行或控制根据权利要求I至8之一的方法(500)的步骤。
10.具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码在该程序产品于控制设备(110)上执行时执行根据权利要求1至8之一所述的方法(500)。
【文档编号】G01N27/26GK103575775SQ201310324985
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】R.菲克斯, D.昆滋, J.格拉夫, F.H.纪廉, S.诺尔 申请人:罗伯特·博世有限公司