Modelling and simulation of thin film semiconductor metal oxide gas sensor response
İnce film metal oksit yarı iletken gaz sensör tepkisinin modellenmesi ve simulasyonu
- Tez No: 574753
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ, PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Metal oksit bazlı yarı iletken gaz sensörleri üstün özellikleri nedeniyle dikkat çekmiştir. Son elli yılı aşan süredir algılama mekanizmasının gerçek doğasını, en uygun materyali ve optimum çalışma koşullarını anlamak için kapsamlı bir araştırma yapılmıştır. SnO2, yıllar içinde bir gaz sensörünün gerekli gereksinimlerinin çoğunu karşılayabileceği için büyük ilgi görmüştür. Her ne kadar kalay oksite dayalı ticari olarak temin edilebilen gaz sensörleri mevcut olsa da ve kalay oksit bazlı gaz sensörlerine yönelik birçok çalışma adanmış olmasına rağmen, hala cevaplanmamış ve yetersiz açıklamaları olan birçok soru vardır. Bu çalışmada, kapsamlı bir yaklaşıma sahip matematiksel bir model geliştirerek, CO-hava karışımı ortamında bir n-tipi yarı iletken gaz sensörünün karmaşık dinamik davranışı üzerine difüzyon, kinetik parametreler, film kalınlığı etkileri yönünden o sorulara değinilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca oluşturulan model, tepki/geri kazanım dinamiklerini, akım yoğunluğu dağılımından elde edilen elektrik akımı açısından analiz etme imkanı sunar. Zaman bağlı modele dayalı simülasyonların sonuçları, kalınlığın arttırılmasının hassasiyeti önemli ölçüde azalttığını, buna karşılık tepki süresini biraz azalttığını göstermektedir. Difüzyonun konsantrasyon profilleri ve akım yoğunluğu dağılımları üzerindeki etkileri ve bunların neticeleri kapsamlı bir şekilde tartışıldı. Yüksek sıcaklık, sensörlerin daha düşük tepki ve geri kazanım süreleriyle sonuçlandı. Hassasiyetin sıcaklık bağımlılığı, yüzey kinetiğinin aktivasyon enerjilerinin rekabetçi etkileri ve difüzyon etkisi yönünden açıklanmıştır.
Özet (Çeviri)
Metal oxide based semiconductor gas sensors have attracted attention due to their superior properties. Over past five decades an extensive research had been conducted for understanding the true nature of the sensing mechanism, most suitable material and optimum operating conditions. SnO2 has received over years a great deal of attention as it can meet most of the necessary requirements of a gas sensor. Although commercially available gas sensors based on tin oxide are available and plenty of studies has been devoted to tin oxide based gas sensors, still there are many questions remained unanswered or have unsatisfactory explanations. In this work by developing a mathematical model with a comprehensive approach it is aimed to address some of those questions in terms of effects of diffusion, kinetic parameters, film thickness on complex dynamic behavior of the n- type semiconductor gas sensors in an environment being CO-air mixture. Furthermore, the constructed model provides an opportunity to analyze response/recovery dynamics in terms of electrical current obtained from current density distribution. The results of the simulations based on the transient model shows that increasing the thickness significantly reduces the sensitivity whereas slightly decreases the response time. The effect of diffusion on concentration profiles and current density distributions and their consequences are extensively discussed. Elevated temperature resulted in lower response and recovery times of the sensors. The temperature dependence of sensitivity was explained in terms of the competitive effect of activation energies of the surface kinetics and diffusion effect.
Benzer Tezler
- Yeni ve gelişmekte olan yarı iletken cihazlar için teknoloji gerçeklemesi, modelleme, devre tasarımı ve simülasyonu: Organik ince film transistör ve dört-uçlu anahtar cihazları
Technology implementation, modeling, circuit design and simulation for emerging semiconductor devices: Organic thin film transistor and four-terminal switch devices
NİHAT AKKAN
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HERMAN SEDEF
DOÇ. DR. MUSTAFA ALTUN
- III-V grubu yarıiletken malzeme tabanlı ince film beta (β) voltaik hücrelerin tasarımı ve modellenmesi
Design and modeling of III-V group semiconductor material based thin film βeta (β) voltaic cells
SAMET ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KULAKCI
- Kuantum noktaların elektrik ve gerinim alanları etkisi altında modellenmesi ve tasarımı
Modeling and design of quantum dots under the effect of electric and stress field
NUR SEDA AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERSİN EMRE ÖREN
- Yarıiletken malzemelerin bir mikroplazma hücredeki optik ve elektriksel davranışlarının incelenmesi
Examination of the optical and electrical behaviours of semiconductors in a microplasma cell
ERHAN ONGUN
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE HİLAL YÜCEL
- Farklı fotovoltaik hücre sıcaklığı modellerinin fotovoltaık güç çıkışına göre karşılaştırılması ve değerlendirilmesi
Comparison and validation of different models of pv cell temperature according to pv output power
SIDI ABDOULLAH DHAKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL NAKİR