Descripción extensa de resistencias semiconductoras para la

Descripción extensa del funcionamiento de los sensores de
resistencias semiconductoras para detección de gases.
Es un sensor que tiene un funcionamiento basado en que a
elevada temperatura la conductividad volumétrica o superficial
de algunos óxidos semiconductores se modifican en función de la
concentración de oxigeno del ambiente en el que se encuentra.
Se produce una variación de la resistencia que presenta su capa
activa ante diferentes compuestos volátiles.
La variación de la conductividad es debido a la presencia de
defectos en la estructura cristalina, con un déficit de átomos de
oxígeno. Al aumentar la temperatura, el oxígeno absorbido se
disocia y sus electrones neutralizan el exceso de metal, y
reducen la conductividad. Cuando el sensor se calienta a una
temperatura cercana a 400Cº, ante la ausencia de oxígeno, los
electrones libres fluyen fácilmente entre las fronteras
granuladas de dióxido de estaño. En aire puro, el oxígeno, que
atrapa electrones debido a su afinidad electrónica, queda
adsorbido en la superficie de dióxido de estaño creando una
barrera de potencial en las fronteras granulares. Esta barrera
dificulta la libre circulación de electrones aumentando la
resistencia eléctrica de la capa activa.
La sensibilidad de este tipo de sensores se suele definir por la
relación entre incremento de concentración de un determinado
gas y el incremento de resistencia que se produce. En
determinados rangos de concentración, la relación entre la
resistencia del sensor y la concentración del gas desoxidado
puede ser descrita mediante la ecuación experimental.
R= A* [C]-α
Donde: R, resistencia eléctrica del sensor
A y α son constantes características de cada gas,
[C]. concentración de gas
A temperaturas superiores a 700ªC la relación entre la
conductividad volumétrica σ y la presión parcial de oxigeno po2,
es:
A: constante.
EA: energía de activación para la conducción.
N: constante dependiente del tipo de defecto predominante en el
material que determina el equilibrio entre el material y el
oxígeno.