Gas sensing with field-effect transistors

Kleine en goedkope elektronische gassensoren kunnen worden ingezet voor allerlei toepassingen, zoals het meten van de luchtkwaliteit in de binnen- of buitenlucht, het stellen van medische diagnoses of het bewaken van de voedselkwaliteit. Doordat elektronische sensors elektrisch kunnen worden uitgelezen, zijn ze uitermate geschikt voor draagbare detectiesystemen. Zo kan de sensor bijvoorbeeld geïntegreerd worden in een smartphone en gebruikt worden om een alcohol promillage te bepalen of op slechte adem te testen. De elektronische sensor die Anne-Marije Andringa in haar promotieonderzoek heeft onderzocht is gebaseerd op een veld-effect transistor. De transistor is een soort schakelaar in elektronische circuits. De stroom door de halfgeleider kan aan en uit worden gezet door de spanning op de ‘gate’-elektrode aan te passen. Doordat het verschil in stroom tussen ‘aan’ en ‘uit’ groot is, is een sensor die gemaakt is van een veld-effect transistor veel gevoeliger dan bestaande weerstandsensoren. Een interessante toepassing voor op veld-effect transistor gebaseerde sensoren is de detectie van stikstofoxiden, NOx. Stikstofoxiden komen vrij bij de verbranding van fossiele brandstoffen. Ze spelen een belangrijke rol bij luchtvervuiling: ze zijn mede de veroorzakers van zure regen en smog. Stikstofdioxide, NO2, wordt gebruikt als indicator voor de grotere groep NOx en is de meest schadelijke component. Daarom is het enorm belangrijk om de NO2 concentratie goed te kunnen meten. In dit promotieonderzoek is bestudeerd hoe NO2 detectie met veld-effect transistoren werkt. Door gebruik te maken van de uitkomsten van dit fundamentele onderzoek, heeft Anne-Marije Andringa een extreem gevoelige, realtime NO2 sensor ontwikkeld.