Способ измерения влажности газообразной среды

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определегия влажности газов. Цель изобретения - повышение точности измерения в газообразных средах с содержанием влажности более 50%. Для измерения влажности с высокой точностью в МДП- структуру дополнительно встраивают плавающий затвор. Заряжают затвор горячими электронами, например слой iCj с энергиями от 3,1 до 3,2 эВ. Длительность импульсов выбирается так, чтобы заряд на промежуточном электроде был максимальным. Измеряют интервал времени между окончанием импульса заряда и изменением тока, проходящего через МДП-структуру. О влажности судят по этому интервалу времени. Диапазон измеряемого содержания влажности увеличивается от 50 до 90%. 1 ил. 1 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

119) (11) А1

150 4 G 01 N 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3877368/24-25 (22) 03 ° 04,85 (46) 28.02.87. Бюл. У 8 (72) И. И. Соловьев, Р), А. Скрипник, В, И. Водотовка и Л, А, Глазков (53) 543.237(088.8) (56) Заявка Японии !1 44-19374, кл. G О! N 27/02, опублик ° 1974.

Заявка Японии 11 54-31836, кл, G 01 N 27/02, опублик ° 1979. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗООБРАЗНОЙ СРЕДБ! (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определе ..ия влажности газов ° Цель изобретения — повышение точности измерения в газообразных средах с содержанием влажности более 507. Для измерения влажности с высокой точностью в МДПструктуру дополнительно встраивают

"плавающий" затвор, Заряжают затвор горячими электронами, например слой

SiC с энергиями от 3,1 до 3,2 эВ.

Длительность импульсов выбирается так, чтобы заряд на промежуточном электроде был максимальным. Измеряют интервал времени между окончанием импульса заряда и изменением тока, проходящего через 1ДП-структуру, О влажности судят по этому интервалу времени, Диапазон измеряемого содержания влажности увеличивается от 50 до 907, 1 ил, 1293609

Изобретение относится к облас;и исслепова«3ия и анализа материалов (. помощью их электрических свойс. в и может быть использовано для опре; еления влажности газов it eð!3 ичкыми lip åобраз ователями на системе 7олучроводниковых ЫОП (М«3П ) -"òðóêòóð „

Цепь изобретения — повышение точности измерения в газообразных сре— дах с содержанием влажности более 50Е.

Иа фиг. 1 изображена функциональ— ная схема способа измерения влажности газообразной среды.

Функциональная схема содержит ис— точчики напряжения, коммутато12 2, нижний электрод 3, нижний э leKrpot7 - «, межэлектродкую область 5,:эерхний электрод 6, диэлектрик 7, !-Громежуточный электрод 8, регистратор 9, влагочувствительную пленку 10.

Способ осуцестнляют следуювдзм об-разом.

1-й цикл..одготовка к работе (заряд промежуточного электро;.\a МОП ((КП)-структуры).

2-й цикл. Измерение. Далее при необх<эдимо сти повторного 3 !мера ци KJ : может повторяться.

1-й цикл, Для р-какальнои с-руктуры от источника напряжения комм татор 2 подает импульс напряжения, величина которого на неско>лько вольт больше, чем напряжение лавинно«о про— боя р — n-переходов нижних электродов 1 — 3 и 1 — 4, а поляр1!Ость обеспечивает смешение р — .;-переходов этих электродов относи-.елъно межэлектродной области 5 в обратном направлении. При этом на верхний электрод 6 коммутатор 2 подает нап— ряженке такой величины и полярнос-.и> которое обеспечивает дрейф, образующихся в момент лавинного пробоя "ro>i рячих электронов> черe э :>Г»электрик

7 МОИ (!1ДП » †структу ка промежутсч-. ный электрод 8. Он заряжается до потенциала, огределяемого зарядом на нем и его емкостью, но гри этом величина потенциала должна быть вь!ше порогсвого напряжения промежуточного, электрода 8 для того, чтобы под действием созданного отрицательного заряда на нем произошла инверсия межэлектродной области 5> а между нижними электродами 3 и 4 образовался канал с одноименным электродам 3 и 4 типом проводимости, Для и-канальной структуры заряд промежуточного электрода 8 осущест— нл«1г:тся (ис! 0. Гьзо >аки -м м(»х>1Н«,эма

o i» <. т . 1(» li ) K(3Kt! а iarlt>!t(3It иl«ж ек!:,Н«1 >.!eктpoil

ii c t o íè ка 1 1> а !1!э яж е ни«» " Iic муэ атора 2 1;:а > .ОП,".1;!П вЂ” стp

3 1 -. У!»У

I.1T) «> подают< имну: ьсы ка.-ряжек:3 (э г<71- не !ичика Ito;loæêò=II 130 жения на верх««ем э««ект",эо.«е !(1, на нижне« э:IPKтрОгlе о «!а. ря6 (,1-Iьшe с IГ!»Нем э 0 Го на пряжet tita !э . . Сжa. le K . родной области 5 Образуется какал прово,.«имости, )3 котором электроны ускоряются ис;Геt . !17æ!Iе 0 э.Гектропа а пркабре-:е 3«taa ими зкерг«.Я посв >,» татОчна для эмиссии . Op!i÷èõ 1 IpK7 —

1с роков 13 слой чун ст вительHOYII:I peнки, 11ре выше«!ие напряжения ка. в-.px«ipì электроде 6 соэ;!аег условия .-(ля дрейфа этГ!х электро«!Ог> к промежуточному

Электроду 8. Дли-ельность импу3!ьсон

i3o! !1 tip ae 7 т аким о бр аз ом, чтобы з а— ряд на проме куто Гк>эм электроде 8 был максимальным 1!ля данкой Koil(тр KIII .«3 ри бора и пи гающих напряжений, . 5 -й ЦИКЛ .,IAAF! Р -Кана г. ЬНОй СТРУК—

7 э -*" i туры коммутатор 2 этключает напряже— ния, подаваемые в цикл 1, и 11одает

«lа электрод 4 напряжение больш« Ip чем напряжение ка промежуточном элек30 троде 8 (эа вычетом ег0 порогового кагряжения, чго меньше, чем напряже— ние ла«эиннОго rlpoGO«3 p n пе1эехОда !

>лектрода 4. Одновременно коммутатор

> в ключает в работу p p ги г тр атор 9, Т««к как нако«!лен!7««й «!а промежуточном электроде 8 .»вряд (эбг спечивает напряжение по абсолютной величине больше, чем его !!<эра«.оное напряжение. то между электродами 3 и 4 будет идти

gt0 ток, ко при этом происходит разря.-. и IKoII.tettFIQI Отprtt>p Tert«íoãî заряда на промежуто !Ном Э..ектроде 8 !срез

И ГМ ЕНЯЮЦУ Ю П>ЭОН>0!>ИМОСТЬ ГIОД ДЕI» СТНИ

pì влаги чув(тви- р Гьную пленку 10 или через ее понерхность. При его разряде до потенциала киже з«3а чения

Гlг>рОI 0«30! (3 «Гс<г!«)Яжеl<ИЯ IlpOFteжy 7 ÎЧНОГ О

33 ектрода 8 иннсрсионный кана:. H межэ."ектродной Области 5 Ii(:÷eaaåò и TGK между нижними электродами 3 и 4 становится равным нулю. При этом регистратор 9 замеряет время между окончанием импульса заряда промежуточно"о электрод- 8 и моментом времени, при котором ток электродов 3 и 4 становится нулевым. Этот интервал времени является характеристикой концентрации влаги в газовой смеси для рканальной структуры, 1 "9 3,09

Для г,— кана.iьнои 1011 (У1П;! — струк Tv— ры коммутатор 2 отключает напряжения, подаваемые в цикл 1, и подает на электрод 4 напряжение на несколько вольт меньше, чем в цикле 1, а на 5 верхний электрод 6 на несколько вольт больше, чем его пороговое напряжение, увеличивающееся в результате заряда

1t tt горячими электронами промежуточно— го электрода 8. О.-гновременно коммутатор 2 включает в работу регистра— тор 9. Так как напряжение на верхнем электроде 6 больше, чем его пороговое напряжение, то межэлектродная область

5 инвертируется и между электродами 3 и 4 будет идти электрический ток. При этом происходит разряд накопленного на промежуточном электроде 8 отрицательного заряда через изменяющую под действием влаги чувствительную плен в 20 ку 10 или через ее поверхность. При его разряде напряжение на электроде

8 уменьшается, что вызывает уменьше— ние порогового напряжения верхнего электрода 6 и увеличение тока между электродами 3 и 4. При полном разря— де потенциала промежуточного электрода 8 ток между электродами 3 и 4 ста— новится максима IhHblM и определяется потенциалами на электродах 6, 3 и 4 -0 и конструктивными характеристиками

MQII (MPII)-ñòðóêòóðû.

Время, замеренное регистратором 9, между окон анием пмпульсов зарядки промежуточного электрода 8 и увеличением тока электродов 3 и 4 до макси— мальной величины будет определять характеристику влажности газовой смеси для и-канальной МОП (МВТП!-структуры.

Верхний диапазон измеряемой влаж— ности увеличен от 50"- до 90, при высокой точности измерений.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Гпособ измерения влажности газообразной среды с помощью МЛП-структуры с измерительными электродами, зак",þ÷àþöèéся в определении изменений электрических параметров этой структуры, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения в газообразных средах с содержанием влажности более 50К используют МДП-структуру, в которую дополнительно Bcòраивают "плавающий затвор, tt н затвор импульсно заряжают горячими электронами, измеряют интервал време— ни между окончанием импульса заряда и изменением тока, проходящего через .1,1П-структуру, о влажности контролируемой газовой среды судят по длительности этого интервала.