DE102011003514A1 - Method for monitoring function of chemosensitive field-effect transistor during its operation in motor vehicle, involves adjusting electric voltage between drain contact and source contact - Google Patents

Method for monitoring function of chemosensitive field-effect transistor during its operation in motor vehicle, involves adjusting electric voltage between drain contact and source contact Download PDF

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Abstract

The method involves adjusting the electric voltage between the drain contact and the source contact and the voltage between the source contact and the gate electrode (102). The electric current flow between the drain contact and the source contact is detected in order to monitor the function of the chemosensitive field-effect transistor using the current flow (104). Independent claims are also included for the following: (1) a monitoring device for monitoring a function of a chemosensitive field-effect transistor during its operation in a motor vehicle; and (2) a computer program product for monitoring a function of a chemosensitive field-effect transistor during its operation in a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors, ein Überwachungsgerät zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors, sowie ein Computerprogrammprodukt zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors gemäß den Hauptansprüchen.The present invention relates to a. Method for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor, a monitoring device for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor, and a computer program product for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor according to the main claims.

Stand der TechnikState of the art

Halbleiter-Gassensoren auf Basis von Feldeffekttransistoren, so genannte chemosensitive Feldeffekttransistoren oder ChemFETs, können zum Nachweis bestimmter Gasspezies dienen. Gasmoleküle treten in Wechselwirkung mit einer katalytisch aktiven Gateelektrode und bewirken dabei eine Änderung eines effektiv anliegenden Gatepotenzials, die sich wiederum in einer Änderung eines Source-Drain-Stroms, der das Sensorsignal darstellt, messen lässt. ChemFETs besitzen das Potenzial, mittels Verwendung geeigneter Gateelektrodenmaterialien in einem Gasgemisch selektiv nur bestimmte Gaskomponenten in sehr kleinen Konzentrationen beispielsweise im einstelligen ppm-Bereich zu detektieren. Eine Verwendung von robusten Halbleitermaterialien mit großer Bandlücke (zum Beispiel SiC, GaN) ermöglichtes, ChemFETs auch bei höheren Temperaturen und somit für eine Messung heißer Gase in korrosiven Umgebungen, wie zum Beispiel Verbrennungsabgas, einzusetzen. Dennoch ist die Entwicklung und Herstellung eines robusten und langzeitstabilen Transistors für solche Anwendungen sehr aufwändig, da sämtliche Komponenten des Transistors, wie Halbleiterkanal, Ohmkontakte, Gateisolation, Gateelektrode u. a. hochtemperaturstabil und langzeitstabil ausgelegt werden müssen. Um eine korrekte Funktion des Bauelements während des Betriebs sicherzustellen, sollen geeignete Eigendiagnosefunktionen die gemessene Sensorsignale plausibilisieren bzw. gegebenenfalls einen Defekt des Sensors erkennen können.Semiconductor gas sensors based on field-effect transistors, so-called chemo-sensitive field-effect transistors or ChemFETs, can be used to detect specific gas species. Gas molecules interact with a catalytically active gate electrode, causing a change in an effectively applied gate potential, which in turn can be measured in a change in a source-drain current representing the sensor signal. ChemFETs have the potential to selectively detect only certain gas components in very small concentrations, for example in the single-digit ppm range, by using suitable gate electrode materials in a gas mixture. Using high bandgap robust semiconductor materials (eg, SiC, GaN) allows ChemFETs to be used even at higher temperatures, and thus for measuring hot gases in corrosive environments, such as combustion exhaust gas. Nevertheless, the development and production of a robust and long-term stable transistor for such applications is very complex, since all components of the transistor, such as semiconductor channel, ohmic contacts, gate insulation, gate electrode u. a. must be designed high-temperature stable and long-term stability. In order to ensure correct operation of the component during operation, suitable self-diagnosis functions should make the measured sensor signals plausible or possibly detect a defect in the sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors, ein Überwachungsgerät zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors, sowie ein Computerprogrammprodukt zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a method for monitoring at least one function of a chemosensitive field-effect transistor, a monitoring device for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor, and a computer program product for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, wobei der chemosensitive Feldeffekttransistor einen Sourcekontakt, einen Drainkontakt, und eine Gateelektrode aufweist, wobei das Verfahren einen Schritt des Einstellens einer elektrischen Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, und einer Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode aufweist. Ferner umfasst das Verfahren einen Schrift des Ermittelns eines elektrischen Stromflusses zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, um unter Verwendung des Stromflusses die Funktion des chemosensitiven Feldeffekttransistors zu überwachen.The present invention provides a method for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor during operation thereof in a motor vehicle, the chemosensitive field effect transistor having a source contact, a drain contact, and a gate electrode, the method comprising a step of adjusting an electrical voltage between the drain contact and the source contact, and a voltage between the source contact and the gate electrode. Further, the method includes a method of determining an electrical current flow between the drain contact and the source contact to monitor the function of the chemosensitive field effect transistor using the current flow.

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, wobei der chemosensitive Feldeffekttransistor einen Sourcekontakt, einen Drainkontakt, und einen Gateelektrode aufweist, wobei das Verfahren einen Schritt des Einstellens einer elektrischen Spannung zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt aufweist, wobei die Spannung eine Wechselspannung ist, und wobei die Wechselspannung einen veränderlichen Frequenzverlauf aufweist, Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermittelns eines elektrischen Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt, um eine Kapazität zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt zu bestimmen und unter Verwendung der Kapazität die Funktion des chemosensitiven Feldeffekttransistors zu überwachen.Furthermore, the present invention provides a method for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor during its operation in a motor vehicle, the chemosensitive field effect transistor having a source contact, a drain contact, and a gate electrode, the method comprising a step of adjusting an electrical voltage between the gate electrode and the source contact and / or drain contact, wherein the voltage is an alternating voltage, and wherein the alternating voltage has a variable frequency characteristic. The method further comprises a step of determining an electric current flow between the gate electrode and the source contact and / or drain contact to a capacitance between the gate electrode and the source contact and / or drain contact and to monitor the function of the chemosensitive field effect transistor using the capacitance.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Überwachungsgerät zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Insbesondere kann das Steuergerät Einrichtungen aufweisen, die ausgebildet sind, um die Schritte des Verfahrens auszuführen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Überwachungsgeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The present invention further provides a monitoring device for monitoring at least one function of a chemosensitive field-effect transistor during its operation in a motor vehicle, which is designed to carry out or implement the steps of the method according to the invention. In particular, the controller may include means configured to perform the steps of the method. Also by this embodiment of the invention in the form of a monitoring device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.

Unter einem Überwachungsgerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Überwachungsgerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Überwachungsgeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a monitoring device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon. The monitoring device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware-based training, for example, the interfaces can be part of a so-called System ASICs, which includes various functions of the monitor. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product for monitoring at least one function of a chemosensitive field-effect transistor with program code which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described, if the program is executed on a control unit.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch katalytische Anlagerungsvorgänge auf einer Oberfläche der Gateelektrode ein Potenzial zwischen der Gateelektrode und einem Halbleitermaterial des Transistors verändert wird. Durch das veränderte Potential verändert sich eine Leitfähigkeit für elektrischen Strom zwischen einem. Sourcekontakt und einem Drainkontakt des Transistors. Die bestehenden Abhängigkeiten sind nichtlinear und deshalb ist eine optimale Einstellung eines Arbeitspunkts des ChemFETs wichtig, um bei geringen Konzentrationsveränderungen des zu sensierenden Stoffs eine möglichst große Veränderung des Stroms zu erhalten. Durch Veränderungen der Eigenschaften des ChemFETs während des Betriebs kann der optimale Arbeitspunkt verändert werden. Unter Umständen kann der Arbeitspunkt nicht mehr über Korrekturen nachgeführt werden, und der ChemFET ist als Sensor defekt. Ein Maß für die Veränderung der Eigenschaften wird für eine Nachführung des Arbeitspunkts innerhalb einer Toleranz benötigt. Daher sollte der chemosensitive Feldeffekttransistor während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug überwacht werden. Im Betrieb des chemosensitiven Feldeffekttransistors weist er beispielsweise eine Temperatur auf, die beispielsweise größer als 50 Grad Celsius, insbesondere größer als 100 Grad Celsius ist, oder die größer als die Temperatur in der Umgebung des Feldeffekttransistors ist, das heißt die über der Raumtemperatur um den Feldeffekttransistor liegt.The invention is based on the recognition that a potential between the gate electrode and a semiconductor material of the transistor is changed by catalytic addition processes on a surface of the gate electrode. Due to the changed potential, a conductivity for electric current changes between one. Source contact and a drain contact of the transistor. The existing dependencies are non-linear and therefore an optimal setting of a working point of the ChemFETs is important in order to obtain the largest possible change in the current with small changes in the concentration of the substance to be sensed. By changing the properties of the ChemFET during operation, the optimum operating point can be changed. Under certain circumstances, the operating point can no longer be tracked via corrections, and the ChemFET is defective as a sensor. A measure of the change in properties is needed for tracking the operating point within a tolerance. Therefore, the chemosensitive field effect transistor should be monitored during its operation in a motor vehicle. In the operation of the chemosensitive field effect transistor, for example, it has a temperature which is, for example, greater than 50 degrees Celsius, in particular greater than 100 degrees Celsius, or which is greater than the temperature in the vicinity of the field effect transistor, that is, above the room temperature around the field effect transistor lies.

Unter einem Feldeffekttransistor kann ein elektrisches Bauteil mit zumindest drei elektrischen Anschlüssen, einem Sourcekontakt, einem Drainkontakt, und einer Gateelektrode, verstanden werden, in dem über eine Steuerspannung beispielsweise zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode ein elektrisches Feld aufgebaut wird. Über das elektrische Feld werden elektrische Eigenschaften eines Halbleitermaterials des Feldeffekttransistors beeinflusst. Da ein Stromfluss zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode durch einen Isolator unterbunden wird, kann ein Stromfluss zwischen dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt durch das Halbleitermaterial näherungsweise nahezu leistungslos gesteuert werden. Ist der Feldeffekttransistor chemosensitiv, so weist die Gateelektrode meist katalytisch aktive chemische Eigenschaften auf. Beispielsweise können Gasmoleküle mit der Gateelektrode in Wechselwirkung treten und das elektrische Feld zwischen der Gateelektrode und einem Kanalbereich beeinflussen. Damit können Gasmoleküle in Wechselwirkung mit der Gateelektrode den Stromfluss zwischen dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt beeinflussen. Unter einem Einstellen einer elektrischen Spannung kann ein Anlegen einer elektrischen Spannung, oder ein Vorgeben eines Werts einer elektrischen Spannung verstanden werden. Die elektrische Spannung kann beispielsweise eine konstante Gleichspannung, eine veränderliche Gleichspannung, eine Wechselspannung mit konstantem Mittelwert oder eine Wechselspannung mit veränderlichem Mittelwert sein. Ist die Spannung eine Wechselspannung, so kann die Wechselspannung eine veränderliche Frequenz aufweisen. Der Mittelwert der Spannung kann null Volt betragen. Unter einem Ermitteln eines elektrischen Stromflusses kann ein Messen eines elektrischen Stromflusses, oder ein Empfangen eines Werts eines elektrischen Stromflusses verstanden werden. Unter einem Überwachen kann ein Vergleich von hinterlegten Sollwerten mit tatsächlich ermittelten Werten verstanden werden. Dabei kann ein Ergebnis des Vergleichs eine Abweichung zwischen den hinterlegten Sollwerten und den tatsächlich ermittelten Werten sein. Für eine Unterscheidung einer ausreichenden Funktionsfähigkeit des Sensors kann eine obere Toleranzgrenze der Abweichung und eine untere Toleranzgrenze der Abweichung verwendet werden. Die obere Toleranzgrenze und die untere Toleranzgrenze können einzelne Werte oder Verläufe der Werte über eine veränderliche Größe repräsentieren.A field-effect transistor may be understood to mean an electrical component having at least three electrical terminals, a source contact, a drain contact, and a gate electrode, in which an electrical field is established via a control voltage, for example between the source contact and the gate electrode. Electrical properties of a semiconductor material of the field effect transistor are influenced via the electric field. Since a current flow between the source contact and the gate electrode is prevented by an insulator, a current flow between the source contact and the drain contact can be controlled by the semiconductor material approximately almost powerless. If the field effect transistor is chemosensitive, the gate electrode usually has catalytically active chemical properties. For example, gas molecules may interact with the gate electrode and affect the electric field between the gate electrode and a channel region. Thus, gas molecules in interaction with the gate electrode can affect the flow of current between the source contact and the drain contact. A setting of an electrical voltage can be understood as an application of an electrical voltage or a specification of a value of an electrical voltage. The electrical voltage may, for example, be a constant DC voltage, a variable DC voltage, a constant-mean AC voltage or a variable-frequency AC voltage. If the voltage is an alternating voltage, the alternating voltage can have a variable frequency. The mean value of the voltage can be zero volts. Determining an electric current flow may be understood as measuring an electric current flow, or receiving a value of an electric current flow. A monitoring can be understood as a comparison of stored nominal values with actually determined values. In this case, a result of the comparison may be a deviation between the stored nominal values and the values actually determined. For distinguishing a sufficient operability of the sensor, an upper tolerance limit of the deviation and a lower tolerance limit of the deviation may be used. The upper tolerance limit and the lower tolerance limit may represent individual values or gradients of the values over a variable magnitude.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Einstellens entweder die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode fest eingestellt werden, wobei die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt variiert wird oder die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, fest eingestellt werden, wobei die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode, variiert wird. Durch eine konstante Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode und gleichzeitig variirender Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt kann eine Transistorkennlinie ermittelt werden. Die Transistorkennlinie kann einen ohmschen Bereich und zumindest einen Sättigungsbereich aufweisen. Eine Größe des ohmschen Bereichs oder eine Steigung der Transistorkennlinie im ohmschen Bereich kann Aufschluss über eine Güte von Ohmkontakten des Feldeffekttransistors geben. Durch eine konstante Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt und gleichzeitig variierender Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode kann eine Empfindlichkeit des chemosensitiven Feldeffekttransistors überwacht werden. Da eine resultierende Übertragungskennlinie monoton steigend oder fallend mit einer veränderlichen Steigung sein kann, kann die Steigung der Übertragungskennlinie Aufschluss über eine Empfindlichkeit des Feldeffekttransistors gegenüber geringen Veränderungen des elektrischen Feldes, beispielsweise durch Anlagerungen von Molekülen an der Gateelektrode, geben.According to another embodiment of the present invention, in the setting step, either the voltage between the source contact and the gate electrode may be fixed, the voltage between the drain contact and the source contact being varied, or the voltage between the drain contact and the source contact being fixedly adjusted. wherein the voltage between the source contact and the gate electrode is varied. By a constant voltage between the source contact and the gate electrode and simultaneously varying voltage between the drain contact and the source contact, a transistor characteristic can be determined. The transistor characteristic may have an ohmic region and at least one saturation region exhibit. A size of the ohmic region or a slope of the transistor characteristic in the ohmic region can provide information about a quality of ohmic contacts of the field effect transistor. By a constant voltage between the drain contact and the source contact and simultaneously varying voltage between the source contact and the gate electrode, a sensitivity of the chemosensitive field effect transistor can be monitored. Since a resulting transfer characteristic can be monotonically increasing or decreasing with a variable slope, the slope of the transfer characteristic can provide information about a sensitivity of the field effect transistor to small changes in the electric field, for example due to deposits of molecules on the gate electrode.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren weiterhin einen zusätzlichen Schritt des Bestimmens eines elektrischen Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder des Bestimmens eines Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Drainkontakt. Bei einer Erfassung eines elektrischen Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder dem Drainkontakt kann auf einen Defekt oder zumindest eine Verschlechterung des Isolators geschlossen werden, da im Normalfall der Stromfluss vernachlässigbar klein ist.According to another embodiment of the present invention, the method further comprises an additional step of determining an electrical current flow between the gate electrode and the source contact and / or determining a current flow between the gate electrode and the drain contact. Upon detection of an electrical current flow between the gate electrode and the source contact and / or the drain contact can be concluded that a defect or at least a deterioration of the insulator, since normally the current flow is negligibly small.

Ferner kann auch in einem ersten Schritt des Einstellens zumindest ein erster Spannungswert eingestellt werden und in einem ersten Schritt des Ermittelns, wenn der erste Spannungswert eingestellt ist, zumindest ein erster Stromwert ermittelt werden, wobei der erste Stromwert mit einem ersten Strom-Sollwert verglichen wird, und in einem zweiten Schritt des Einstellens zumindest ein zweiter Spannungswert eingestellt werden und in einem zweiten Schritt des Ermittelns, wenn der zweite Spannungswert eingestellt ist, zumindest ein zweiter Stromwert ermittelt werden, wobei der zweite Stromwert mit einem zweiten Strom-Sollwert verglichen wird. Dadurch kann eine Kennlinie des chemosensitiven Feldeffekttransistors beispielsweise an vorbestimmten Arbeitspunkten des Feldeffekttransistors schnell und einfach überwacht werden.Furthermore, at least a first voltage value can also be set in a first step of adjusting, and in a first step of determining, when the first voltage value is set, at least a first current value can be determined, wherein the first current value is compared with a first current setpoint, and in a second step of setting at least a second voltage value are set and in a second step of determining, when the second voltage value is set, at least a second current value are determined, wherein the second current value is compared with a second current setpoint. As a result, a characteristic curve of the chemosensitive field effect transistor can be monitored quickly and easily, for example, at predetermined operating points of the field effect transistor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Ermittelns aus einem ersten Wertepaar, bestehend dem ersten Spannungswert und dem ersten Stromwert, sowie aus einem zweiten Wertepaar, bestehend aus dem zweiten Spannungswert und dem zweiten Stromwert, eine Steigung einer Kennlinie zwischen dem ersten Wertepaar und dem zweiten Wertepaar ermittelt werden. Dadurch ergibt sich ein Differentialquotient über ein Intervall zwischen dem ersten Spannungswert und dem zweiten Spannungswert. Das Intervall kann verkleinert werden, beispielsweise auf 0,2 V. Dadurch ergibt sich näherungsweise die Steigung in der Mitte des Intervalls. Die Steigung kann für die Überwachung des chemosensitiven Feldeffekttransistors verwendet werden.According to a further embodiment, in the step of determining from a first pair of values, consisting of the first voltage value and the first current value, as well as a second pair of values, consisting of the second voltage value and the second current value, a slope of a characteristic between the first pair of values and the second Value pair can be determined. This results in a differential quotient over an interval between the first voltage value and the second voltage value. The interval can be reduced, for example to 0.2 V. This results in approximately the slope in the middle of the interval. The slope can be used for monitoring the chemosensitive field effect transistor.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in einem weiteren Schritt des Einstellens zumindest ein weiterer Spannungswert eingestellt werden, und in einem weiteren Schritt des Ermittelns, wenn der weitere Spannungswert eingestellt ist, zumindest ein weiterer Stromwert ermittelt werden, wobei der weitere Stromwert mit einem weiteren Strom-Sollwert verglichen wird. Dadurch kann die Kennlinie zumindest an einer weiteren Stelle überwacht werden. Eine größere Anzahl von Wertepaaren ermöglicht eine genauere Überwachung des chemosensitiven Feldeffekttransistors.According to a further embodiment of the present invention, in a further step of setting at least one further voltage value can be set, and in a further step of determining, if the further voltage value is set, at least one further current value is determined, wherein the further current value with another Current setpoint is compared. As a result, the characteristic can be monitored at least at a further point. A larger number of value pairs allows a more accurate monitoring of the chemosensitive field effect transistor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorlegenden Erfindung kann in einem zusätzlichen Schritt des Beaufschlagens des chemosensitiven Feldeffekttransistors mit einem Gas bekannter Gaszusammensetzung ein Gas bekannter Gaszusammensetzung mit der Gateelektrode in Kontakt gebracht werden, und im Schritt des Ermittelns ein Wert des Stromflusses mit einem hinterlegten Wert, der die bekannte Gaszusammensetzung repräsentiert verglichen werden. Unter einem Gas bekannter Gaszusammensetzung kann ein Gasgemisch, wie beispielsweise Luft, Luft mit Beimengungen oder Verbrennungsgas verstanden werden. Beispielsweise kann in vorbestimmten Betriebszuständen eines Motors, wie Schubbetrieb ohne Kraftstoffzufuhr, Luft aus einer Umgebung des Motors unverändert durch den Motor geführt werden. Ebenfalls kann der Luft eine bekannte Menge an Zusatzstoff, beispielsweise Harnstoff, beigemischt werden. In diesem Fall könnte als Gas auch ein Gemisch aus gasförmigen und flüssigen oder festen Stoffen verstanden werden. Desweiteren entstehen Verbrennungsabgase bekannter Zusammensetzung, wenn der Motor bekannte Betriebspunkte anfährt oder durchläuft. Durch Wechselwirkung von Elementen im Gas bekannter Gaszusammensetzung mit der gassensitiven Gateelektrode des ChemFET wird der Stromfluss zwischen dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt beeinflusst. Wenn eine Veränderung des Stromflusses von einer erwarteten, hinterlegten Veränderung abweicht, kann ein Maß der Abweichung als Maß für eine Veränderung der Gassensivität verstanden werden.According to another embodiment of the present invention, in an additional step of charging the chemosensitive field effect transistor with a gas of known gas composition, a gas of known gas composition may be brought into contact with the gate electrode, and in the step of determining a value of the current flow with a stored value representing the known gas composition can be compared. A gas of known gas composition may be understood to mean a gas mixture such as air, air with admixtures or combustion gas. For example, in predetermined operating conditions of an engine, such as coasting without fueling, air from an environment of the engine may be passed through the engine unaltered. Also, the air may be admixed with a known amount of additive, such as urea. In this case, gas could also be understood as meaning a mixture of gaseous and liquid or solid substances. Furthermore, combustion exhaust gases of known composition are formed when the engine starts or passes through known operating points. Interaction of elements in the gas of known gas composition with the gas sensitive gate electrode of the ChemFET affects the current flow between the source contact and the drain contact. If a change in the current flow deviates from an expected, stored change, a measure of the deviation can be understood as a measure of a change in the gas sensitivity.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann entweder einem Schritt des Einstellens einer elektrischen Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, und einer Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode ein Schritt des Ermittelns eines elektrischen Stromflusses zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt folgen, und anschließend auf einen Schritt des Einstellens einer elektrischen Spannung zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt, wobei die Spannung eine Wechselspannung ist, ein Schritt des Ermitteln eines elektrischen Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt folgen,
oder einem Schritt des Einstellens einer elektrischen Spannung zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt, wobei die Spannung eine Wechselspannung ist ein Schritt des Ermittelns eines elektrischen Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt folgen, und anschließend auf einen Schritt des Einstellens einer elektrischen Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, und einer Spannung zwischen dem. Sourcekontakt und der Gateelektrode ein Schritt des Ermittelns eines elektrischen Stromflusses zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt folgen. Weiterhin können die weiteren Schritte gemäß dem hier vorgestellten Ansatz durchgeführt werden. Insbesondere können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schritte der einzelnen vorstehend genannten Verfahren miteinander kombiniert werden- Dadurch können unterschiedliche Eigenschaften des chemosensitiven Feldeffekttransistors besonders effizient und sicher überwacht werden.According to another embodiment of the present invention, either a step of adjusting an electric voltage between the drain contact and the source contact, and a voltage between the source contact and the gate electrode may include a step of detecting an electric current flow between the Drain contact and the source contact follow, and then to a step of adjusting an electrical voltage between the gate electrode and the source contact and / or drain contact, wherein the voltage is an alternating voltage, a step of determining an electric current flow between the gate electrode and the source contact and / or Follow drain contact,
or a step of adjusting an electric potential between the gate electrode and the source contact and / or drain contact, the voltage being an alternating voltage followed by a step of detecting an electric current flow between the gate electrode and the source contact and / or drain contact, and then to a step of Adjusting an electrical voltage between the drain contact and the source contact, and a voltage between the. Source contact and the gate electrode follow a step of determining an electric current flow between the drain contact and the source contact. Furthermore, the further steps can be carried out according to the approach presented here. In particular, according to one embodiment of the present invention, the steps of the individual methods mentioned above can be combined with one another. In this way, different properties of the chemosensitive field-effect transistor can be monitored particularly efficiently and safely.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a flowchart of a method for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor according to an embodiment of the present invention;

2 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a block diagram of a control device for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor according to an embodiment of the present invention;

3 eine Prinzipdarstellung eines chemosensitiven Feldeffekttransistors mit einer elektrischen Verschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic diagram of a chemosensitive field effect transistor with an electrical interconnect according to an embodiment of the present invention;

4 ein Diagramm einer Übertragungskennlinie eines chemosensitiven Feldeffekttransistors bei Ansteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a diagram of a transfer characteristic of a chemosensitive field effect transistor when driven according to an embodiment of the present invention;

5 ein Diagramm einer Transistor-Kennlinienschar eines chemosensitiven Feldeffekttransistors bei Ansteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a diagram of a transistor characteristic family of a chemosensitive field effect transistor when driven according to an embodiment of the present invention;

6 ein Diagramm einer Transistorkennlinie mit zwei Strom/Spannung Wertepaaren eines chemosensitiven Feldeffekttransistors bei Ansteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a diagram of a transistor characteristic with two current / voltage value pairs of a chemosensitive field effect transistor when driven according to an embodiment of the present invention;

7 ein Diagramm einer Transistorkennlinie mit vier Strom/Spannung Wertepaaren eines chemosensitiven Feldeffekttransistors bei Ansteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 a diagram of a transistor characteristic with four current / voltage value pairs of a chemosensitive field effect transistor when driven according to an embodiment of the present invention;

8 ein Diagramm einer rechnerischen Maximalkapazität und einer Kapazitätskennlinie eines chemosensitiven Feldeffekttransistors bei Ansteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 8th a diagram of a maximum load capacity and a capacitance characteristic of a chemosensitive field effect transistor when driven according to an embodiment of the present invention;

9 eine Schnittdarstellung durch einen chemosensitiven Feldeffekttransistor mit Darstellung eines kapazitiv-induktiven Ersatzmodells der Gateelektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 9 a sectional view through a chemosensitive field effect transistor showing a capacitive-inductive equivalent model of the gate electrode according to an embodiment of the present invention; and

10 eine Darstellung eines chemosensitiven Feldeffekttransistors mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine. 10 a representation of a chemosensitive field effect transistor with a control device according to an embodiment of the approach presented here in an exhaust line of an internal combustion engine.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/Schnitt oder nur das zweite Merkmal/Schritt aufweist.The same or similar elements may be indicated in the figures by the same or similar reference numerals, wherein a repeated description is omitted. Furthermore, the figures of the drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. Furthermore, the invention is explained in the following description using different dimensions and dimensions, wherein the invention is not limited to these dimensions and dimensions to understand. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described. If an embodiment includes a "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, this may be read such that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature / the first feature and the second feature / the second step and according to another embodiment either only the first feature / section or only the second feature / step.

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors (ChemFET) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren weist einen Schritt des Einstellens 102 einer elektrischen Spannung und einen Schritt des Ermittelns 104 eines elektrischen Stromflusses auf. Der ChemFET weist einen Sourcekontakt, einen Drainkontakt, und eine Gateelektrode auf. Im Schritt des Einstellens 102 einer elektrischen Spannung wird eine Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, und eine Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode eingestellt, wobei das Einstellen der elektrischen Spannung bei einer Temperatur des Feldeffekttransistors erfolgt, die größer ist als 50 Grad Celsius. Dabei können im Schritt des Ermittelns 104 eines elektrischen Stromflusses zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt Rückschlüsse auf eine Empfindlichkeit des ChemFET getroffen werden, wenn die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode variiert wird und die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt konstant gehalten wird. Auf eine Veränderung von Ohmkontakten des ChemFET an Drainkontakt und Sourcekontakt kann aus einem Stromfluss geschlossen werden, wenn die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt variiert wird und die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode konstant gehalten wird. Wenn bei konstanter Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode sprunghaft geändert wird, kann an einer Verzögerung des Stromflusses zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt auf eine Sensorgeschwindigkeit geschlossen werden. 1 shows a flowchart of a method for monitoring at least one function a chemosensitive field effect transistor (ChemFET) according to an embodiment of the present invention. The method has a setting step 102 an electrical voltage and a step of determining 104 an electric current flow. The ChemFET has a source contact, a drain contact, and a gate electrode. In the step of setting 102 an electric voltage is set between a voltage between the drain contact and the source contact, and a voltage between the source contact and the gate electrode, wherein the setting of the electric voltage at a temperature of the field effect transistor is greater than 50 degrees Celsius. In doing so, in the step of determining 104 an electrical current flow between the drain contact and the source contact conclusions can be made on a sensitivity of the ChemFET, when the voltage between the source contact and the gate electrode is varied and the voltage between the drain contact and the source contact is kept constant. A change in ohmic contacts of the ChemFET to drain contact and source contact may be inferred from a current flow when the voltage between the drain contact and the source contact is varied and the voltage between the source contact and the gate electrode is kept constant. If, at a constant voltage between the drain contact and the source contact, the voltage between the source contact and the gate electrode is changed abruptly, a delay in the flow of current between the drain contact and the source contact to a sensor speed can be concluded.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines Überwachungsgeräts 200 zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Überwachungsgerät 200 weist eine Einrichtung 202 zum Einstellen einer elektrischen Spannung und eine Einrichtung 204 zum Ermitteln eines elektrischen Stromflusses auf. Der ChemFET weist einen Sourcekontakt, einen Drainkontakt, und eine Gateelektrode auf. Die Einrichtung 202 zum Einstellen einer elektrischen Spannung stellt eine Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, und eine Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode ein, wobei das Einstellen der elektrischen Spannung bei einer Temperatur des Feldeffekttransistors erfolgt, die größer ist als 50 Grad Celsius. Die Einrichtung 204 zum Ermitteln eines elektrischen Stromflusses ermittelt einen Stromfluss zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt. Wenn die Einrichtung 202 die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode variiert und die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt konstant hält kann das Überwachungsgerät 200 über die Einrichtung 204 aus dem Stromfluss Rückschlüsse auf eine Empfindlichkeit des ChemFET ziehen. Wenn die Einrichtung 202 die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt variiert und die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode konstant hält kann das Überwachungsgerät 200 über die Einrichtung 204 aus dem Stromfluss Rückschlüsse auf eine Veränderung von Ohmkontakten an Drainkontakt und Sourcekontakt des ChemFET ziehen. 2 shows a block diagram of a monitor 200 for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor according to an embodiment of the present invention. The monitor 200 has a facility 202 for adjusting an electrical voltage and a device 204 for detecting an electric current flow. The ChemFET has a source contact, a drain contact, and a gate electrode. The device 202 for adjusting an electrical voltage sets a voltage between the drain contact and the source contact, and a voltage between the source contact and the gate electrode, wherein the setting of the electrical voltage at a temperature of the field effect transistor is greater than 50 degrees Celsius. The device 204 for determining an electrical current flow determines a current flow between the drain contact and the source contact. If the device 202 the voltage between the source contact and the gate electrode varies and the voltage between the drain contact and the source contact keeps constant 200 about the device 204 draw conclusions about the sensitivity of the ChemFET from the current flow. If the device 202 the voltage between the drain contact and the source contact varies and the voltage between the source contact and the gate electrode keeps constant, the monitor 200 about the device 204 From the current flow, draw conclusions about a change in ohmic contacts to the drain contact and source contact of the ChemFET.

3 zeigt eine Darstellung eines chemosensitiven Feldeffekttransistors mit elektrischen Anschlüssen zum Betrieb und zur Diagnose der elektrischen Funktion des. Feldeffekttransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der ChemFET weist eine Gateelektrode 300, einen Sourcekontakt 302, einen Drainkontakt 304, einen Gateisolator 306 und Ohmkontakte 308 auf. Als Trägermaterial dient ein Halbleitermaterial 310. Grundlegend für die korrekte Funktion des ChemFET-Gassensors ist sein Verhalten als Feldeffekttransistor. Um dies zu beurteilen, können elektrische Kennlinien in vorgegebenen Zeitintervallen während des Betriebs aufgezeichnet und mit zuvor hinterlegten Sollwerten verglichen werden. Dies geschieht durch Anlegen unterschiedlicher Spannungen UG, UDS an die Kontakte Source 302, Drain 304 und Gate 300 wobei der resultierende Strom IDS zwischen Drain und Source gemessen wird. Gegebenenfalls kann ein Toleranzbereich der Sollwerte festgelegt werden. Liegt die im Betrieb gemessene Kennlinie außerhalb des Toleranzbereiches liegt ein Fehler des Sensors vor. Mit den hier gezeigten Methoden lassen sich sowohl ein elektrisches Verhalten als auch eine gassensitive Funktion eines ChemFET-Gassensors während des Betriebs überwachen und beurteilen. Dies ist insbesondere wichtig, da beim Einsatz der Halbleitersensoren als Sensor für fahrzeuginterne Diagnose bzw. OBD-Sensor (on board diagnosis) gesetzlich eine Funktionstüchtigkeit zunächst des Sensors und damit auch eines Abgasnachbehandlungssystems sichergestellt werden soll. Das heißt, dass der Sensor in der Lage sein soll einen eigenen Sensordefekt selbst festzustellen und einer Bordelektronik zu melden. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Messmethoden, die so angewandt werden, dass Aussagen über eine Plausibilität des Sensorverhaltens und der gemessenen Signale getroffen werden können. Dazu wird zum einen eine elektrische Funktion des Bauelements beurteilt. Zum anderen wird eine Sensitivität der nanostrukturierten, gassensitiven Gateelektrode 300 überwacht. Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass Fehler im Sensorelement, zum Beispiel aufgrund zu starker Degradation der Sensormaterialien, frühzeitig erkannt werden können und ein Tausch des Sensors gegen ein neues Bauelement rechtzeitig, zum Beispiel einem Bordcomputer eines Fahrzeuges, gemeldet werden kann. Bei Verwendung des Sensors im Abgasstrang des Kfz kann somit beispielsweise vermieden werden, dass aufgrund fehlerhafter Sensorsignale zu hohe Schadgaskonzentrationen emittiert werden. 3 shows a representation of a chemosensitive field effect transistor with electrical connections for operation and diagnosis of the electrical function of the. Field effect transistor according to an embodiment of the present invention. The ChemFET has a gate electrode 300 , a source contact 302 , a drain contact 304 , a gate insulator 306 and ohmic contacts 308 on. The carrier material is a semiconductor material 310 , Fundamental to the proper functioning of the ChemFET gas sensor is its behavior as a field effect transistor. To assess this, electrical characteristics can be recorded at predetermined time intervals during operation and compared with previously stored setpoints. This is done by applying different voltages U G , U DS to the source contacts 302 , Drain 304 and gate 300 wherein the resulting current I DS between drain and source is measured. Optionally, a tolerance range of the setpoints can be specified. If the characteristic measured during operation is outside the tolerance range, there is an error in the sensor. With the methods shown here both an electrical behavior and a gas-sensitive function of a ChemFET gas sensor can be monitored and evaluated during operation. This is particularly important since the use of the semiconductor sensors as a sensor for in-vehicle diagnosis or OBD sensor (on board diagnosis) legally a functionality of the first sensor and thus an exhaust aftertreatment system is to be ensured. This means that the sensor should be able to detect its own sensor defect itself and report it to on-board electronics. One aspect of the present invention is the provision of measurement methods which are used in such a way that statements can be made about a plausibility of the sensor behavior and the measured signals. For this purpose, an electrical function of the component is assessed on the one hand. On the other hand, a sensitivity of the nanostructured, gas-sensitive gate electrode 300 supervised. The advantages of the invention are that errors in the sensor element, for example, due to excessive degradation of the sensor materials, can be detected early and an exchange of the sensor against a new device in time, for example, an on-board computer of a vehicle can be reported. When using the sensor In the exhaust system of the vehicle can thus be avoided, for example, that due to faulty sensor signals too high concentrations of harmful gases are emitted.

4 zeigt ein Diagramm einer Übertragungskennlinie 400 eines ChemFETs als graphische Darstellung eines Ergebnisses eines hier vorgestellten Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Gatespannung UG wird variiert, eine Drain-Source-Spannung UDS wird konstant bei 7 V gehalten. Dabei wird ein Kanalstrom ID gemessen und aufgezeichnet. Eine Kennlinie 400 liefert ein Maß für eine Empfindlichkeit des Sensors, das heißt je steiler die Kennlinie in einem Arbeitspunkt 402, umso besser werden Änderungen der Gatespannung UG in ein Sensorsignal umgesetzt. Rechnerisch kann eine Steilheit der Kennlinie 400 beispielsweise mittels Differenzierung der Kennlinie 400 im Arbeitspunkt 402 ermittelt werden. Liegt die Steilheit außerhalb eines Toleranzbereiches, ist die Empfindlichkeit des Sensors – insbesondere gegenüber kleiner Gaskonzentrationen – nicht mehr gegeben. 4 shows a diagram of a transfer characteristic 400 of a ChemFET as a graphical representation of a result of a method presented here according to an embodiment of the present invention. A gate voltage U G is varied, a drain-source voltage U DS is kept constant at 7 V. In this case, a channel current I D is measured and recorded. A characteristic 400 provides a measure of a sensitivity of the sensor, that is, the steeper the characteristic curve in one operating point 402 The better the changes in the gate voltage U G are converted into a sensor signal. Calculated can be a slope of the curve 400 for example by means of differentiation of the characteristic 400 at the working point 402 be determined. If the slope is outside a tolerance range, the sensitivity of the sensor - especially with respect to small gas concentrations - no longer exists.

5 zeigt ein Diagramm einer Schar von Transistorkennlinien eines ChemFETs als graphische Darstellung eines Ergebnisses eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Folgenden wurden zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung Bezugszeichen verwendet, die in einer vorausgegangenen Figur eingeführt wurden. Eine Gatespannung UG wird je für eine Kennlinie konstant gehalten, während eine Drain-Source Spannung UDS variiert wird. Ein Kanalstrom IDS wird jeweils gemessen und aufgezeichnet. Eine Degradation von Ohmkontakten 308 wäre an einer Verbreiterung eines ohmschen Bereichs 500 der Kennlinienschar erkennbar. Ein Arbeitspunkt 402, in dem der Sensor betrieben wird, wird im Allgemeinen innerhalb eines Sättigungsbereiches 504 der Kennlinie gewählt. Verbreitert sich der ohmsche Bereich 500 aufgrund von Degradationen der Ohmkontakte, kann der Arbeitspunkt 402 aus dem Sättigungsbereich 504 in den ohmschen Bereich 500 wandern und wäre damit nicht mehr unabhängig von Änderungen der Source-Drain-Spannung UDS. Anhand dieser Kennlinie kann somit eine korrekte Lage des Arbeitspunktes 402 kontrolliert werden. Zusätzlich kann ein Gateleckstrom erfasst werden. Dazu wird ein Gleichstrom zwischen Gateelektrode 300 und Halbleiter 310 Gemessen, das heißt zwischen den Kontakten Gate 300 und Source 302 bzw. Gate 300 und Drain 304. Eine Erhöhung des Gateleckstroms deutet auf eine Schädigung bzw. im Extremfall auf einen elektrischen Durchbruch eines Gateisolators 306 hin. 5 FIG. 12 is a plot of a family of transistor characteristics of a ChemFET as a graphical representation of a result of a method according to one embodiment of the present invention. FIG. In the following, to explain an embodiment of the invention reference numerals have been used, which were introduced in a previous figure. A gate voltage U G is kept constant for each characteristic, while a drain-source voltage U DS is varied. A channel current I DS is measured and recorded. A degradation of ohmic contacts 308 would be at a broadening of an ohmic area 500 the characteristic group recognizable. An operating point 402 , in which the sensor is operated, is generally within a saturation range 504 selected the characteristic. The ohmic area widens 500 due to degradation of the ohmic contacts, the operating point 402 from the saturation region 504 in the ohmic area 500 and would thus no longer be independent of changes in the source-drain voltage U DS . Based on this characteristic can thus a correct position of the operating point 402 to be controlled. In addition, a gate leakage current can be detected. For this purpose, a direct current between the gate electrode 300 and semiconductors 310 Measured, that is, between the contacts gate 300 and Source 302 or Gate 300 and drain 304 , An increase in the gate leakage current indicates damage or, in the extreme case, an electrical breakdown of a gate insulator 306 out.

6 zeigt ein Diagramm einer Transistorkennlinie eines ChemFETs als graphische Darstellung eines Ergebnisses eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Funktionsweise des ChemFET setzt sich grundsätzlich aus einer elektrischen Funktion und aus einer sensitiven Funktion des Bauelements zusammen. Die elektrische Funktion ist über eine Kennlinienanalyse erfassbar. Hierbei liegt im allgemeinsten Fall eine mehrdimensionale analoge Größe vor, die geeignet ausgewertet werden soll. Um die elektrische Funktion erschöpfend zu charakterisieren kann es ausreichen, statt der Messung einer gesamten Kennlinie lediglich beispielsweise zwei bestimmte Spannungspunkte bzw. Referenzspannungspunkte TP1, TP2 im Kennlinienfeld gezielt anzufahren und auszuwerten. Für eine Eigendiagnose der elektrischen Funktion können im Steuergerät Referenzdaten, das heißt spezifizierte Sollwerte des Sensors hinterlegt werden und können zum späteren Abgleich mit den Diagnosewerten während des Sensorbetriebs dienen. Mögliche Referenzwerte sind zum Beispiel eine Steigung der Kennlinie in einem Ohmschen Bereich 500, eine Steigung der Kennlinie in einem Sättigungsbereich 504, ein Absolutwert des Stroms im Ohmschen Bereich 500 oder ein Absolutwert des Sättigungsstroms 504. Eine Toleranz zwischen einem Messwert am angefahrenen Spannungspunkt und einem zugehörigem Referenzwert auf einer Musterkennlinie kann insgesamt zwischen 0 bis 50%, insbesondere zwischen 0 bis 20% und bevorzugt zwischen 0 bis 5% liegen. 6 shows a diagram of a transistor characteristic of a ChemFETs as a graphical representation of a result of a method according to an embodiment of the present invention. An operating principle of the ChemFET basically consists of an electrical function and a sensitive function of the component. The electrical function can be detected via a characteristic analysis. In the most general case, this is a multidimensional analog variable which is to be suitably evaluated. To characterize the electrical function exhaustively, it may suffice, instead of measuring an entire characteristic curve, to approach and evaluate, for example, only two specific voltage points or reference voltage points TP1, TP2 in the characteristic field. For a self-diagnosis of the electrical function, reference data, that is to say specified nominal values of the sensor, can be stored in the control unit and can serve for later comparison with the diagnostic values during sensor operation. Possible reference values are, for example, a slope of the characteristic in an ohmic range 500 , a slope of the characteristic in a saturation region 504 , an absolute value of the current in the ohmic range 500 or an absolute value of the saturation current 504 , A tolerance between a measured value at the approached stress point and an associated reference value on a pattern characteristic can be altogether between 0 and 50%, in particular between 0 and 20% and preferably between 0 and 5%.

Beispielsweise ist eine Auswertung eines Testpunkts TP1 im Ohmschen Bereich 500 gezeigt. Der Ohmsche Bereich 500 der Transistorkennlinie beschreibt einen linearen Verlauf der Kennlinie bis zum Einsetzen einer Abschnürung des Kanals. Ein Kanalstrom IDS wird hier im Wesentlichen von Ohmschen Kontaktwiderständen an Source und Drain bestimmt. Weiterhin ist beispielsweise eine Auswertung eines Testpunkts TP2 im Sättigungsbereich 504 dargestellt. Im Sättigungsbereich 504 der Kennlinie, das heißt für Spannungen UDS > UG – Uth ist der Kanalstrom unabhängig von der angelegten Source-Drain-Spannung UDS. Der Kanalstrom IDS wird im Wesentlichen durch einen Kanalwiderstand bestimmt. Dabei ist Uth eine Threshold-Spannung, das heißt diejenige Spannung, die am Gate anliegen muss, damit ein Kanalstrom fließen kann.For example, an evaluation of a test point TP1 is in the ohmic range 500 shown. The Ohmic area 500 The characteristic curve of the transistor describes a linear course of the characteristic up to the onset of a pinch-off of the channel. A channel current I DS is essentially determined here by the ohmic contact resistances at source and drain. Furthermore, for example, an evaluation of a test point TP2 in the saturation region 504 shown. In the saturation range 504 the characteristic curve, that is for voltages U DS > U G - U th , the channel current is independent of the applied source-drain voltage U DS . The channel current I DS is essentially determined by a channel resistance. Here, U th is a threshold voltage, that is, the voltage that must be applied to the gate so that a channel current can flow.

Anhand von Werten, die während der Eigendiagnose ermittelt werden, und anhand der hinterlegten Referenzdaten ist zum Beispiel folgende Fallunterscheidung und damit Diagnose eines aktuellen elektrischen Sensorzustandes möglich.On the basis of values which are determined during the self-diagnosis and on the basis of the stored reference data, for example, the following case differentiation and thus diagnosis of a current electrical sensor state is possible.

Wenn die Steigung im Testpunkt 1 TP1 kleiner als der hinterlegte Referenzwert der Steigung im Testpunkt 1 TP1 ist, und gleichzeitig der Absolutwert im Testpunkt 2 TP2 gleich dem hinterlegten Referenzwert im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das auf eine Degradation der Ohmkontakte hin. Das heißt es wird eine höhere Drain-Source-Spannung UDS benötigt bis der ursprüngliche Spannungsabfall über dem Halbleiterkanal erreicht ist.If the slope at test point 1 TP1 is less than the stored reference value of the slope at test point 1 TP1 and at the same time the absolute value at test point 2 TP2 is equal to the stored reference value at test point 2 TP2, this is indicated a degradation of the ohmic contacts out. That is, it is a higher drain-source voltage U DS needed until the original voltage drop across the semiconductor channel is reached.

Wenn die Steigung im Testpunkt 1 TP1 größer als der hinterlegte Referenzwert der Steigung im Testpunkt 1 TP1 ist, und gleichzeitig der Absolutwert im Testpunkt 2 TP2 gleich dem hinterlegten Referenzwert im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das auf eine Verringerung des Widerstands der Ohmkontakte hin. Das heißt die elektrische Ankontaktierung hat sich beispielsweise durch Ausheilen von Störstellen verbessert.If the slope at test point 1 TP1 is greater than the stored reference value of the slope at test point 1 TP1, and at the same time the absolute value at test point 2 TP2 is equal to the stored reference value at test point 2 TP2, this indicates a reduction in the resistance of the ohmic contacts. That is, the electrical Ankontaktierung has improved, for example by annealing of impurities.

Wenn die Steigung im Testpunkt 1 TP1 gleich dem hinterlegten Referenzwert der Steigung im Testpunkt 1 TP1 ist, und gleichzeitig der Absolutwert im Testpunkt 2 TP2 kleiner als der hinterlegte Referenzwert im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das auf eine Degradation des Halbleiterkanals hin. Das heißt der Sättigungsstrom des Transistors wird begrenzt durch einen erhöhten Kanalwiderstand.If the slope at test point 1 TP1 is equal to the stored reference value of the slope at test point 1 TP1, and at the same time the absolute value at test point 2 TP2 is less than the stored reference value at test point 2 TP2, this indicates a degradation of the semiconductor channel. That is, the saturation current of the transistor is limited by an increased channel resistance.

Wenn die Steigung im Testpunkt 1 TP1 gleich dem hinterlegten Referenzwert der Steigung im. Testpunkt 1 TP1 ist, und gleichzeitig der Absolutwert im Testpunkt 2 TP2 größer als der hinterlegte Referenzwert im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das darauf hin, dass sich der Kanalwiderstand verringert hat, beispielsweise durch Ausheilen von Störstellen.If the slope at test point 1 TP1 equals the stored reference value of the slope in. If test point 1 is TP1, and at the same time the absolute value at test point 2 TP2 is greater than the stored reference value at test point 2 TP2, this indicates that the channel resistance has decreased, for example by heal- ing impurities.

Wenn die Steigung im Testpunkt 2 TP2 größer als der hinterlegte Referenzwert der Steigung im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das darauf hin, dass der Transistor nicht abschnürt, und ein stabiler Betrieb in Sättigung somit nicht möglich ist.If the slope at test point 2 TP2 is greater than the stored reference value of the slope at test point 2 TP2, this indicates that the transistor does not strangle and stable saturation operation is thus not possible.

Wenn die Steigung im Testpunkt 2 TP2 kleiner als der hinterlegte Referenzwert der Steigung im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das darauf hin, dass der Transistor nicht abschnürt, und ein stabiler Betrieb in Sättigung somit nicht möglich ist.If the slope at test point 2 TP2 is less than the stored reference value of the slope at test point 2 TP2, this indicates that the transistor is not pinch off and a stable operation in saturation is therefore not possible.

Wenn die Absolutwerte in den Testpunkten 1 TP1 und 2 TP2 kleiner sind als ihre hinterlegten Referenzwerte, gleichzeitig jedoch ein Verhältnis des Absolutwerts im Testpunkt 2 TP2 zu dem Absolutwert im Testpunkt 1 TP1 gleich einem Verhältnis des hinterlegten Referenzwerts im Testpunkt 2 TP2 zu dem hinterlegten Referenzwert im Testpunkt 1 TP1 ist, und gleichzeitig die Steigung im Testpunkt 1 TP1 gleich dem hinterlegten Referenzwert der Steigung im Testpunkt 1 TP1 ist, und gleichzeitig die Steigung im Testpunkt 2 TP2 gleich dem hinterlegten Referenzwert der Steigung im Testpunkt 2 TP2 ist, deutet das darauf hin, dass der Ohmkontakt und Halbleiterkanal gleichermaßen degradiert sind. Damit verringert sich insgesamt ein Stromniveau des Sensors, die elektrische Funktion ist jedoch nach wie vor gegeben. Das verringerte Stromniveau muss jedoch fortan bei der quantitativen Auswertung der Gassignale berücksichtigt werden.If the absolute values in the test points 1 TP1 and 2 TP2 are smaller than their stored reference values, but at the same time a ratio of the absolute value in the test point 2 TP2 to the absolute value in the test point 1 TP1 equal to a ratio of the stored reference value in the test point 2 TP2 to the stored reference value in Test point 1 is TP1, and at the same time the slope at test point 1 TP1 is equal to the stored reference value of the slope at test point 1 TP1, and at the same time the slope at test point 2 TP2 is equal to the stored reference value of the slope at test point 2 TP2, this indicates that that the ohmic contact and the semiconductor channel are equally degraded. Overall, this reduces a current level of the sensor, but the electrical function is still present. However, the reduced current level must henceforth be taken into account in the quantitative evaluation of the gas signals.

7 zeigt die Kennlinie aus 6 mit einer messtechnischen Bestimmung der Steigung im Testpunkt x und dem Absolutwert im Testpunkt x (mit x als Variable für einen beliebigen Testpunkt) aus weiteren Testpunkten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Um die für eine Fallunterscheidung benötigten Größen bestimmen zu können, können beispielsweise vier gemessene Wertepaare verwendet werden. Dazu werden im Ohmschen Bereich 500 und im Sättigungsbereich 504 der Kennlinie jeweils zwei UDS/IDS-Wertepaare gemessen, die jeweils beispielsweise 0,2 V voneinander entfernt liegen. Zum Beispiel UDS(TP1.1) + 0,2 V = UDS(TP1.2). Die Absolutwerte abs(TPx) des Kanalstroms IDS in TP1 bzw. TP2 lassen sich dann beispielsweise durch Mittelwertbildung aus IDS(TP1.1) und IDS(TP1.2) bzw. aus IDS(TP2.1) und IDS(TP2.2) bestimmen. Die Steigungen m(TPx) können direkt aus den beiden Wertepaaren berechnet werden: m(TP1) = (IDS(TP1.1) – IDS(TP1.2))/(UDS(TP1.1) – UDS(TP1.2)) bzw. analog für TP2. 7 shows the characteristic 6 with a metrological determination of the slope in the test point x and the absolute value in the test point x (with x as a variable for any test point) from further test points according to an embodiment of the present invention. In order to be able to determine the quantities required for a case distinction, four measured value pairs can be used, for example. These are in Ohm's area 500 and in the saturation range 504 the characteristic curve in each case two U DS / I DS value pairs measured, which are each, for example, 0.2 V apart. For example, U DS (TP1.1) + 0.2 V = U DS (TP1.2). The absolute values abs (TPx) of the channel current I DS in TP1 or TP2 can then be determined, for example, by averaging from I DS (TP1.1) and I DS (TP1.2) or from I DS (TP2.1) and I DS (TP2.2). The slopes m (TPx) can be calculated directly from the two value pairs: m (TP1) = (I DS (TP1.1) -I DS (TP1.2)) / (U DS (TP1.1) -U DS ( TP1.2)) or analogously for TP2.

Wobei m(TPx) die Steigung im Testpunkt x ist und abs(TPx) der Absolutwert im Testpunkt x ist.Where m (TPx) is the slope at the test point x and abs (TPx) is the absolute value at the test point x.

In einer weiteren Ausführungsvariante können die Testpunkte TP1 und TP2 bei weiteren Gatespannungen UG aufgenommen werden. Dann gilt als weiteres Diagnosemerkmal, wenn der Absolutwert im Testpunkt 2 TP2 bei Gatespannung 1 UG1 gleich dem Absolutwert im Testpunkt 2 TP2 bei Gatespannung 2 UG2 ist, dann ist der Transistor elektrisch nicht steuerbar. Eine mögliche Fehlerursache ist ein Abriss der Anbindung der Leiterbahn an die Gateelektrode oder die gesamte Gateelektrode fehlt.In a further embodiment variant, the test points TP1 and TP2 can be recorded at further gate voltages U G. Then, as another diagnostic feature, if the absolute value at test point 2 TP2 at gate voltage 1 U G 1 is equal to the absolute value at test point 2 TP2 at gate voltage 2 U G 2, then the transistor is not electrically controllable. A possible cause of failure is a demolition of the connection of the conductor track to the gate electrode or the entire gate electrode is missing.

In einer zusätzlichen Ausführungsvariante wird beispielsweise der Testpunkt TP2 für eine Zeitdauer t1 konstant eingestellt zum Beispiel UDS = 3 V, UG = 0 V angelegt, um dann für eine Zeitdauer t2 einen Gatespannungspuls anzulegen. Diese Gatespannungsänderung simuliert somit eine sprunghafte Änderung der Testgaskonzentration. Anhand des resultierenden Kanalstromverlaufs, das heißt anhand einer Geschwindigkeit mit der der Kanalstrom auf die Gatespannungsänderung, reagiert, lässt sich überprüfen, ob die geforderten Ansprech- und Abklingzeiten noch erfüllt werden.In an additional embodiment variant, for example, the test point TP2 is set constant for a time duration t1, for example U DS = 3 V, U G = 0 V, in order then to apply a gate voltage pulse for a time t2. This gate voltage change thus simulates a sudden change in the test gas concentration. On the basis of the resulting channel current profile, that is to say based on a speed with which the channel current reacts to the gate voltage change, it is possible to check whether the required response and decay times are still met.

8 zeigt ein Diagramm eines Kapazitätsverlaufs eines ChemFETs als graphische Darstellung eines Ergebnisses eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Entscheidend für eine Sensitivität eines Gassensors ist seine nanoporöse Beschichtung der Gateelektrode 300 aus 3. Sie ist direkt Abgas ausgesetzt und kann daher verschiedenen Degradationen unterliegen, die zum Ausfall der Sensitivität des Sensors führen können. Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann eine Funktionalität der Beschichtung während des Sensorbetriebs geprüft und damit eine Alterung der Elektrode überwacht werden. 8th shows a diagram of a capacitance profile of a ChemFETs as a graphical representation of a result of a method according to an embodiment of the present invention. Decisive for a sensitivity of a gas sensor is its nanoporous coating of the gate electrode 300 out 3 , She is directly exhaust exposed and therefore may be subject to various degradations, which may lead to failure of the sensitivity of the sensor. With the method described here, a functionality of the coating can be checked during sensor operation, and thus an aging of the electrode can be monitored.

Anhand einer Kapazität zwischen der Gateelektrode 300 und dem Halbleiter 310 lässt sich die Qualität der nanoporösen Beschichtung beurteilen. Dazu werden die Kontakte Source 302 und Drain 304 gemeinsam auf Masse/Null-Potenzial gelegt, während eine Gleichspannung an der Gateelektrode 300 so gewählt wird, dass sich der Halbleiter in Akkumulation befindet. Mit Hilfe einer überlagerten Wechselspannung kleiner Amplitude beispielsweise 10 mV bis 500 mV, vorzugsweise 20 mV bis 100 mV kann in diesem Zustand die Kapazität des Plattenkondensators Gatelektrode 300 – Isolator 306 Halbleiter 310 gemessen, wobei mögliche Gasadsorptionen in diesem Fall keine Rolle spielen, da eine Ladungsträgerdichte im Halbleiterkanal eine Dichte der adsorbierbaren Gasteilchen um mehrere Größenordnungen übersteigt. Aus geometrischen Abmessungen der Gateelektrode, wie einer Fläche A der Gaselektrode, einer Dicke d der Isolatorschicht, und der Dielektrizitätskonstanten εr des verwendeten Isolatormaterials kann eine geometrische Kapazität dieses Plattenkondensators anhand der Formel Cg = εr·ε0· A / d berechnet werden.Based on a capacitance between the gate electrode 300 and the semiconductor 310 the quality of the nanoporous coating can be assessed. For this, the contacts are Source 302 and drain 304 grounded to ground / zero potential while a DC voltage is applied to the gate electrode 300 is chosen so that the semiconductor is in accumulation. With the aid of a superimposed alternating voltage of small amplitude, for example 10 mV to 500 mV, preferably 20 mV to 100 mV, in this state the capacitance of the plate capacitor gate electrode 300 - Isolator 306 semiconductor 310 possible gas adsorptions in this case are irrelevant, since a charge carrier density in the semiconductor channel exceeds a density of the adsorbable gas particles by several orders of magnitude. From geometrical dimensions of the gate electrode, such as an area A of the gas electrode, a thickness d of the insulator layer, and the dielectric constant ε r of the insulator material used, a geometric capacitance of this plate capacitor can be determined using the formula C g = ε r · ε 0 · A / d be calculated.

Da die Gateelektrode jedoch aus einer nanoporösen Metallisierung besteht, wird nicht die gesamte Fläche metallisiert sein, sodass Teilbereiche nicht zur Gesamtkapazität beitragen. Die Differenz ΔC aus der berechneten, geometrischen Kapazität und der tatsächlich gemessenen Kapazität liefert somit ein Maß für die Porosität der Beschichtung. Vergleicht man nun Messwerte im Neuzustand mit Messungen während des Betriebs bzw. nach bestimmten Betriebsintervallen, kann auf Degradationen der Gateelektrode zurückgeschlossen werden. Eine Verringerung der gemessenen Kapazität und damit Vergrößerung der Differenz deutet auf eine Delamination von Teilen der gassensitiven Beschichtung hin. Entsprechend kann eine Erhöhung der gemessenen Kapazität und damit Verringerung der Differenz auf ein Versintern der Nanostruktur und geringere Porosität zurückgeführt werden.However, since the gate electrode consists of nanoporous metallization, not the entire surface will be metallized, so portions do not contribute to the overall capacitance. The difference .DELTA.C from the calculated geometric capacitance and the actual measured capacitance thus provides a measure of the porosity of the coating. If one compares measured values when new with measurements during operation or after certain operating intervals, it is possible to deduce the degradation of the gate electrode. A reduction in the measured capacitance and thus an increase in the difference indicates a delamination of parts of the gas-sensitive coating. Accordingly, an increase in the measured capacitance and thus a reduction in the difference can be attributed to sintering of the nanostructure and lower porosity.

9 zeigt eine Darstellung eines Ersatzschaltbilds der Gateelektrode eines ChemFETs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Voraussetzung für eine elektrisch steuerbare Gateelektrode 300 ist eine gute elektrische Leitfähigkeit, das heißt trotz Porosität muss das Metallgefüge der Elektrode 300 elektrisch verbunden sein. Ein Maß für diese elektrische Perkolation der Nanoschicht liefert eine Frequenzabhängigkeit der in Akkumulation gemessenen Kapazität. Dazu wird in einer weiteren Ausführungsform die Kapazität des Plattenkondensators Gateelektrode 300 – Isolator 306 – Halbleiter 310 in Akkumulation bei verschiedenen Frequenzen der Anregespannung zum Beispiel 1 kHz, 100 kHz, 1 MHz gemessen. Im Ersatzschaltbild lässt sich eine elektrisch unzureichend perkolierende Nanobeschichtung aus einem Netzwerk kleinster Kapazitäten und Widerstände modellieren. Statt einer rein ohmschen Elektrode 300 liegt folglich ein kapazitiver Anteil innerhalb der Elektrode 300 vor. Dies hat zur Folge, dass es bei hochfrequenter Anregung zu einer Phasenverschiebung kommt, das heißt an der Elektrode 300 liegen zu einem bestimmten Zeitpunkt lokal unterschiedliche Potenziale an. Dies wiederum wird in der Frequenzabhängigkeit der gemessen Kapazität sichtbar: je schlechter die Perkolation der Nanoschicht, umso stärker weichen die Kapazitätswerte unterschiedlicher Frequenzen voneinander ab. Das Verfahren nutzt diesen Effekt aus, um die elektrische Qualität der gassensitiven Beschichtung, zu beurteilen. Aufgrund von Degradationen und Vergiftungen kann sich die elektrische Perkolation der Nanoschicht während des Sensorbetriebs verschlechtern. Dies hätte zur Folge, dass der elektrisch vorgegebene Arbeitspunkt des Sensors nicht exakt eingestellt werden kann, was zu einer Verzerrung bzw. zum Verlust der erwarteten Sensitivität führen kann. Durch regelmäßige Anwendung des oben beschriebenen Messverfahrens zum Beispiel als Initialisierung und Abgleich der Messergebnisse mit einem zulässigen Toleranzbereich kann eine solche Alterung der Gateelektrode erkannt werden. 9 Fig. 12 is an illustration of an equivalent circuit of the gate electrode of a ChemFET according to an embodiment of the present invention. Prerequisite for an electrically controllable gate electrode 300 is a good electrical conductivity, that is, despite porosity, the metal structure of the electrode 300 be electrically connected. A measure of this nano-layer electrical percolation provides a frequency dependence of the capacitance measured in accumulation. For this purpose, in another embodiment, the capacitance of the plate capacitor gate electrode 300 - Isolator 306 - Semiconductors 310 in accumulation at different frequencies of the starting voltage, for example 1 kHz, 100 kHz, 1 MHz measured. In the equivalent circuit diagram, an electrically insufficiently percolating nano-coating can be modeled from a network of smallest capacitances and resistances. Instead of a purely ohmic electrode 300 Consequently, there is a capacitive component within the electrode 300 in front. This has the consequence that there is a phase shift at high-frequency excitation, that is at the electrode 300 At a given point in time, there are locally different potentials. This in turn becomes visible in the frequency dependence of the measured capacitance: the worse the percolation of the nano-layer, the more the capacitance values of different frequencies deviate from each other. The method uses this effect to assess the electrical quality of the gas-sensitive coating. Due to degradation and poisoning, the electrical percolation of the nanolayer may deteriorate during sensor operation. This would mean that the electrically predetermined working point of the sensor can not be set exactly, which can lead to distortion or loss of the expected sensitivity. By regular application of the measurement method described above, for example as initialization and comparison of the measurement results with a permissible tolerance range, such an aging of the gate electrode can be detected.

Liegt die Alterung bzw. Veränderungen des Sensors außerhalb eines vorher festgelegten Toleranzbereichs besteht zudem die Möglichkeit für den Halbleitersensor (das heißt den. ChemFET) sich selbst nachträglich zu justieren. Das bedeutet, dass der Sensor (ChemFET) eine höhere oder niedrigere Spannung am Gate 300 bzw. an Source-Drain einstellt, wodurch der Arbeitspunkt neu justiert wird, um den ursprünglichen Stromwert und damit die gewollte Steilheit am Transistor wieder zu erhalten. Dieser Wert kann in der Auswertelektronik als neuer Arbeitspunkt niedergeschrieben werden. Dies ist in begrenztem Maße möglich, solange alle anderen Eigendiagnosefunktionen innerhalb ihrer Toleranzbereiche liegen. Dies erlaubt eine längere Einsatzdauer des Sensors. Die Ansteuerung des Sensors mit Wechselspannung und unterschiedlichen Frequenzen kann zum einen durch das im Fahrzeug vorhandene Bordnetz oder Multimedianetz erfolgen. Zum anderen ist auch eine eigens für den Sensor zur Verfügung gestellte Elektronikschaltung möglich.If the aging or changes of the sensor lie outside of a previously defined tolerance range, it is also possible for the semiconductor sensor (that is to say the ChemFET) to adjust itself later. This means that the sensor (ChemFET) has a higher or lower voltage at the gate 300 or at the source-drain setting, whereby the operating point is readjusted to obtain the original current value and thus the desired slope at the transistor again. This value can be written down in the evaluation electronics as a new operating point. This is possible to a limited extent as long as all other self-diagnostic functions are within their tolerance ranges. This allows a longer service life of the sensor. The control of the sensor with AC voltage and different frequencies can be done on the one hand by the vehicle electrical system or multimedia network. On the other hand, an electronic circuit made available especially for the sensor is also possible.

10 zeigt eine Darstellung eines chemosensitiven Feldeffekttransistors 1000 mit einem Steuergerät 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine 1002. Für eine Diagnose der Gassensitivität des chemosensitiven Feldeffekttransistors 1000 stehen mehrere Methoden zur Verfügung. Zur Beurteilung der Gassensitivität des ChemFET-Gassensors 1000 können bei Einsatz des Sensors 1000 im Motorabgas bestimmte Betriebspunkte des Motors 1002 genutzt werden, bei denen sowohl eine Zusammensetzung des vorliegenden Abgases als auch ein zugehöriger Sensor-Sollwert bekannt sind. Beispielsweise liegt im Schubbetrieb des Motors 1002, das heißt in Phasen während keine Kraftstoff-Einspritzung erfolgt, Umgebungsluft am Sensor 1000 an. Das in diesem Fall gemessene Sensorsignal kann dann mit einem vorab ermittelten Referenzsignal – gemessen bei Umgebungsluft zum Beispiel bei Einbau/erster Inbetriebnahme des Sensors – verglichen werden. Alternativ kann ein zusätzlicher ChemFET-Gassensor 1004 verwendet werden, der so verbaut wird, dass er nicht mit dem Abgas des Motors 1002, sondern als Luftreferenzsensor 1004 lediglich mit der Umgebungsluft des Fahrzeugs in Kontakt kommt. Dadurch degradiert dieser Sensor 1004 nicht durch die korrosiven Abgase, sondern ausschließlich durch den elektrischen Betrieb bei Betriebstemperatur. Der im Abgas als Abgassensor 1000 verbaute ChemFET hingegen unterliegt sowohl der Degradation durch den elektrischen Betrieb als auch der Degradation durch die korrosiven Abgase. Da beide Sensoren 1000, 1004 in gleicher Weise elektrisch betrieben werden, somit das gleiche betriebsbedingte Degradationsverhalten aufweisen, können Unterschiede in der Sensitivität der beiden Sensoren 1000, 1004 der Degradation durch die korrosiven Abgase zugeordnet werden. Zur Bestimmung der Sensitivitätsunterschiede kann eine vergleichende Messung zwischen Luftreferenzsensor 1004 und Abgassensor 1000 durchgeführt werden, wenn sich der Motor 1002 im Schubbetrieb befindet und durch das Abgasrohr ausschließlich Umgebungsluft strömt. Zeigen beide Sensoren 1000, 1004 das gleiche Signal, liegt keine korrosionsbedingte Degradation des Abgassensors 1000 vor. Zeigen die beiden Sensoren 1000, 1004 unterschiedliche Signale, kann davon ausgegangen werden, dass der Abgassensor 1000 aufgrund der rauen Bedingungen im Abgasstrang degradiert ist. In diesem Fall kann die Differenz aus beiden Sensoren 1000, 1004 zur Offsetkompensation oder Neukalibrierung des Abgassensors 1000 verwendet werden und für Abgasanalysen im weiteren Betriebsverlauf berücksichtigt werden. Überschreitet die Signaldifferenz beider Sensoren 1000, 1004 einen kritischen (Schwellwert), wird vom Steuergerät 200 eine Fehlermeldung ausgegeben, die gegebenenfalls den Austausch des Abgassensors 1000 fordert. 10 shows a representation of a chemosensitive field effect transistor 1000 with a control unit 200 according to an embodiment of the approach presented here in an exhaust system of an internal combustion engine 1002 , For a diagnosis of the gas sensitivity of the chemosensitive field effect transistor 1000 Several methods are available. To evaluate the gas sensitivity of the ChemFET gas sensor 1000 can when using the sensor 1000 in the engine exhaust certain operating points of the engine 1002 be used, in which both a composition of the present exhaust gas and an associated sensor setpoint are known. For example, is in overrun mode of the engine 1002 that is, in phases while no fuel injection occurs, ambient air at the sensor 1000 at. The sensor signal measured in this case can then be compared with a previously determined reference signal-measured in ambient air, for example during installation / initial startup of the sensor. Alternatively, an additional ChemFET gas sensor 1004 used, which is installed so that it does not match the exhaust of the engine 1002 but as an air reference sensor 1004 only comes into contact with the ambient air of the vehicle. This degrades this sensor 1004 not by the corrosive gases, but only by the electrical operation at operating temperature. The exhaust in the exhaust gas sensor 1000 On the other hand, ChemFET is subject to both degradation due to electrical operation and degradation due to corrosive gases. Because both sensors 1000 . 1004 be electrically operated in the same way, thus having the same operational degradation behavior, may differ in the sensitivity of the two sensors 1000 . 1004 be assigned to the degradation by the corrosive gases. To determine the differences in sensitivity, a comparative measurement between air reference sensor 1004 and exhaust gas sensor 1000 be performed when the engine 1002 in overrun mode and flows through the exhaust pipe only ambient air. Show both sensors 1000 . 1004 the same signal, there is no corrosion-related degradation of the exhaust gas sensor 1000 in front. Show the two sensors 1000 . 1004 different signals, it can be assumed that the exhaust gas sensor 1000 degraded due to the harsh conditions in the exhaust line. In this case, the difference can be from both sensors 1000 . 1004 for offset compensation or recalibration of the exhaust gas sensor 1000 be used and considered for exhaust gas analysis in the further course of the operation. Exceeds the signal difference of both sensors 1000 . 1004 a critical (threshold), is from the controller 200 issued an error message, which may require the replacement of the exhaust gas sensor 1000 calls.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Gassensitivität des ChemFET Sensors 1000 durch einen Vergleich der Sauerstoffkonzentration mit einer Lambdasonde beurteilt. Werte für eine momentane Sauerstoffkonzentration werden im Millisekundenbereich von der Lambdasonde ans Steuergerät 200 gesendet. Eine eigens auf dem ChemFET-Sensorchip 1000 zur Verfügung stehende Sauerstoffmesselektrode misst ebenfalls die Sauerstoffkonzentration im Abgas und das Steuergerät 200 vergleicht die Werte. Da auch eine Alterung dieser gasexponierten Sauerstoff-Referenz-Elektrode in einem vorher bekannten Maße zu den anderen Messelektroden für beispielsweise NOx, gegebenenfalls NH3, HC geschieht, kann die Sensitivität der anderen Messelektroden für beispielsweise NOx, gegebenenfalls NH3, HC abgeschätzt werden.In another embodiment, the gas sensitivity of the ChemFET sensor 1000 assessed by comparing the oxygen concentration with a lambda probe. Values for a momentary oxygen concentration in the millisecond range from the lambda probe to the control unit 200 Posted. A specially on the ChemFET sensor chip 1000 The available oxygen measuring electrode also measures the oxygen concentration in the exhaust gas and the control unit 200 compares the values. Since an aging of this gas-exposed oxygen reference electrode in a previously known extent to the other measuring electrodes for example NO x , optionally NH 3 , HC happens, the sensitivity of the other measuring electrodes for example, NOx, NH 3 , optionally HC can be estimated.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann wiederum im Schubbetrieb Harnstoff-Wasserlösung 1008 in ein SCR-System überdosiert werden. Da im Schubbetrieb keine Motorabgase, sondern lediglich Umgebungsluft durch das Abgasrohr strömen liegen keine Stickoxide vor, die im SCR-Katalysator 1010 mit Hilfe des Ammoniak aus der Harnstoff-Wasserlösung 1008 umgesetzt werden könnten. Somit tritt Ammoniak aus dem SCR-Katalysator 1010 unverbraucht aus und korreliert folglich direkt mit einer Konzentration, die zuvor in Form von Harnstoff-Wasserlösung 1008 eindosiert wurde. Das austretende Ammoniak kann beispielsweise als NH3 oder auch als NOx beispielsweise durch Umsetzung mittels eines Oxidationskatalysators auf einer Sensoroberfläche am Sensor 1000 detektiert werden. Das Maß der Überdosierung der Harnstoff-Wasserlösung 1008 ist ein Maß für die Signalhöhe und damit der Sensitivität des ChemFET-Sensors 1000 und kann mit zuvor ermittelten Referenzwerten verglichen werden.In another embodiment, urea-water solution can again be used in overrun mode 1008 be overdosed in an SCR system. Since no engine exhaust gases flow in the overrun mode, but only ambient air flows through the exhaust pipe, there are no nitrogen oxides present in the SCR catalytic converter 1010 with the help of ammonia from the urea-water solution 1008 could be implemented. Thus, ammonia comes out of the SCR catalyst 1010 unconsumed and therefore correlates directly with a concentration, previously in the form of urea-water solution 1008 was metered. The exiting ammonia can, for example, as NH 3 or as NO x, for example by reaction by means of an oxidation catalyst on a sensor surface on the sensor 1000 be detected. The measure of the overdose of urea-water solution 1008 is a measure of the signal level and thus the sensitivity of the ChemFET sensor 1000 and can be compared with previously determined reference values.

Alternativ können zur Überwachung der Gassensitivität Referenzwerte dienen, die bei Wechsel zwischen verschiedenen Lastpunkten des Motors 1002 ermittelt wurden. Beispielsweise wird ein Lastwechsel des Motors 1002 von Betriebspunkt A nach Betriebspunkt B zu einer charakteristischen. Änderung der Abgaszusammensetzung führen und damit bei einem funktionstüchtigen Sensor 1000 ein Signal mit charakteristischer Signalhöhe innerhalb der detektierbaren Gase erzeugen. Werden mehrere Referenzwerte typischer Lastwechsel hinterlegt, kann während des Sensorbetriebs die Funktion der Gaselektrode überprüft werden, sobald ein bekannter Lastwechsel gefahren wird: Erkennt das Steuergerät 200 einen Lastwechsel, zu dem ein Sensor-Referenzwert hinterlegt wurde, kann unmittelbar zwischen Referenzwert und dem Sensorwert, der während des aktuellen Lastwechsels gemessenen wurde, verglichen werden. Stimmen Referenzwert und Sensorwert überein, bzw. liegt deren Differenz innerhalb eines zulässigen Toleranzbereichs, kann auf eine funktionstüchtige Sensitivität des Sensors 1000 rückgeschlossen werden. Überschreitet die Differenz den Toleranzbereich, kann zunächst geprüft werden, ob eine Störung des Motors 1002 vorliegt, die veränderte Verbrennungsbedingungen und damit Abgaswerte zur Folge hätte, die nicht mehr mit den zuvor ermittelten Referenzwerten übereinstimmen. Beispielsweise durch Eigendiagnose oder Fehlerspeicher des Motors 1002 im Steuergerät 200. Liegt keine Störung des Motors 1002 vor, kann auf eine fehlerhafte Sensitivität des Abgassensors 1000 geschlossen werden.Alternatively, reference values can be used to monitor the gas sensitivity when changing between different load points of the engine 1002 were determined. For example, a load change of the engine 1002 from operating point A to operating point B to a characteristic. Change the exhaust gas composition lead and thus a functional sensor 1000 generate a signal with a characteristic signal level within the detectable gases. If several reference values are stored for typical load changes, the function of the gas electrode can be checked during sensor operation as soon as a known load change is made: Detects the control unit 200 a load change, for which a sensor reference value has been stored, can be compared directly between the reference value and the sensor value measured during the current load change. If the reference value and the sensor value match, or if the difference lies within a permissible tolerance range, this can indicate a functional sensitivity of the sensor 1000 be inferred. If the difference exceeds the tolerance range, it can first be checked whether there is a fault in the motor 1002 which would result in changed combustion conditions and thus emission values which no longer correspond to the previously determined reference values. For example, by self-diagnosis or fault memory of the engine 1002 in the control unit 200 , There is no fault in the motor 1002 before, may indicate a faulty sensitivity of the exhaust gas sensor 1000 getting closed.

Durch geschickte Kombination der oben genannten Methoden kann eine Fehlerursache eingegrenzt und entschieden werden, ob ein Weiterbetrieb des Sensors 1000 nach einer entsprechenden Kompensationsrechnung möglich ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Abgleich im Schubbetrieb zwischen Abgassensor 1000 und Luftreferenzsensor 1004 eine Differenz ergibt, die Sensorempfindlichkeit bei Überdosierung der Harnstoff-Wasserlösung 1008 jedoch im Sollbereich liegt. Dies deutet auf eine Änderung der Sensorgrundlinie hin bei gleich gebliebener Sensitivität gegenüber NH3 bzw. NOx. Somit kann nach entsprechender Offsetkompensation der Abgassensor 1000 weiterbetrieben werden.By clever combination of the above-mentioned methods, a cause of the error can be limited and decided whether a further operation of the sensor 1000 after a corresponding compensation calculation is possible. This is the case, for example, when the adjustment in the overrun mode between the exhaust gas sensor 1000 and air reference sensor 1004 gives a difference, the sensor sensitivity in case of overdose of urea-water solution 1008 however, is within the target range. This indicates a change in the sensor baseline with the same sensitivity to NH 3 or NO x . Thus, after appropriate offset compensation of the exhaust gas sensor 1000 continue to be operated.

Anhand von Impedanz- bzw. DC-Strommessungen in unterschiedlicher Gasumgebung kann eine Wirksamkeit der vorgestellten Eigendiagnosefunktionen direkt gezeigt werden.On the basis of impedance or DC current measurements in different gas environments, the effectiveness of the presented self-diagnosis functions can be shown directly.

Claims (11)

Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, wobei der chemosensitive Feldeffekttransistor einen Sourcekontakt (302), einen Drainkontakt (304), und einen Gateelektrode (300) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einstellen (102) einer elektrischen Spannung (UDS) zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, und einer Spannung (UG) zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode; und Ermitteln (104) eines elektrischen Stromflusses (IDS) zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, um unter Verwendung des Stromflusses die Funktion des chemosensitiven Feldeffekttransistors zu überwachen.Method for monitoring at least one function of a chemosensitive field-effect transistor during its operation in a motor vehicle, wherein the chemosensitive field effect transistor has a source contact ( 302 ), a drain contact ( 304 ), and a gate electrode ( 300 ), the method comprising the steps of: adjusting ( 102 ) an electrical voltage (U DS ) between the drain contact and the source contact, and a voltage (U G ) between the source contact and the gate electrode; and determining ( 104 ) an electrical current flow (I DS ) between the drain contact and the source contact to monitor the function of the chemosensitive field effect transistor using the current flow. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (102) des Einstellens entweder die Spannung (UG) zwischen dem Sourcekontakt (302) und der Gateelektrode (300) fest eingestellt wird, wobei die Spannung (UDS) zwischen dem Drainkontakt (304) und dem Sourcekontakt variiert wird oder die Spannung zwischen dem Drainkontakt und dem Sourcekontakt, festeingestellt wird, wobei die Spannung zwischen dem Sourcekontakt und der Gateelektrode, variiert wird.Method according to claim 1, characterized in that in step ( 102 ) adjusting either the voltage (U G ) between the source contact ( 302 ) and the gate electrode ( 300 ), wherein the voltage (U DS ) between the drain contact ( 304 ) and the source contact is varied or the voltage between the drain contact and the source contact is fixed, the voltage between the source contact and the gate electrode being varied. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zusätzlichen Schritt des Bestimmens ein elektrischer Stromfluss zwischen der Gateelektrode (300) und dem Sourcekontakt (302) bestimmt wird und/oder ein Stromfluss zwischen der Gateelektrode und dem Drainkontakt (304) bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in an additional step of determining an electric current flow between the gate electrode ( 300 ) and the source contact ( 302 ) and / or a current flow between the gate electrode and the drain contact ( 304 ) is determined. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt (102) des Einstellens zumindest ein erster Spannungswert eingestellt wird und in einem ersten Schritt (104) des Ermittelns, wenn der erste Spannungswert eingestellt ist, zumindest ein erster Stromwert ermittelt wird, wobei der erste Stromwert mit einem ersten Strom-Sollwert verglichen wird, und in einem zweiten Schritt (102) des Einstellens zumindest ein zweiter Spannungswert eingestellt wird und in einem zweiten Schritt (104) des Ermittelns, wenn der zweite Spannungswert eingestellt ist, zumindest ein zweiter Stromwert ermittelt wird, wobei der zweite Stromwert mit einem zweiten Strom-Sollwert verglichen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a first step ( 102 ) of adjusting at least a first voltage value is set and in a first step ( 104 ) of determining, when the first voltage value is set, at least a first current value is determined, wherein the first current value is compared with a first current setpoint, and in a second step ( 102 ) of adjusting at least a second voltage value is set and in a second step ( 104 ) determining, when the second voltage value is set, at least a second current value is determined, wherein the second current value is compared with a second current setpoint. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (104) aus einem ersten Wertepaar (TP1), bestehend dem ersten Spannungswert und dem ersten Stromwert, sowie aus einem zweiten Wertepaar (TP2), bestehend aus dem zweiten Spannungswert und dem zweiten Stromwert, eine Steigung einer Kennlinie zwischen dem ersten Wertepaar und dem zweiten Wertepaar ermittelt wird.Method according to claim 4, characterized in that in the step of determining ( 104 ) of a first pair of values (TP1), consisting of the first voltage value and the first current value, and from a second pair of values (TP2), consisting of the second voltage value and the second current value, a slope of a characteristic between the first pair of values and the second pair of values determined becomes. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt (102) des Einstellens zumindest ein weiterer Spannungswert eingestellt wird, und in einem weiteren Schritt (104) des Ermittelns, wenn der weitere Spannungswert eingestellt ist, zumindest ein weiterer Stromwert ermittelt wird, wobei der weitere Stromwert mit einem weiteren Strom-Sollwert verglichen wird.Method according to claim 4, characterized in that in a further step ( 102 ) of setting at least one further voltage value is set, and in a further step ( 104 ) of determining, when the further voltage value is set, at least one further current value is determined, wherein the further current value is compared with a further current desired value. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zusätzlichen Schritt des Beaufschlagens des chemosensitiven Feldeffekttransistors mit einem Gas bekannter Gaszusammensetzung ein Gas bekannter Gaszusammensetzung mit der Gateelektrode (300) in Kontakt gebracht wird, und im Schritt des Ermittelns ein Wert des Stromflusses mit eifern hinterlegten Wert, der die bekannte Gaszusammensetzung repräsentiert verglichen wird.A method according to claim 1, characterized in that in an additional step of loading the chemosensitive field effect transistor with a gas of known gas composition, a gas of known gas composition with the gate electrode ( 300 ), and in the step of determining a value of the current flow is compared with a stored value representing the known gas composition. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, wobei der chemosensitive Feldeffekttransistor einen Sourcekontakt (302), einen Drainkontakt (304), und eine Gateelektrode (300) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einstellen (102) einer elektrischen Spannung (UGS) zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt, wobei die Spannung eine Wechselspannung ist, und wobei die Wechselspannung einen veränderlichen Frequenzverlauf aufweist; und Ermitteln (104) eines elektrischen Stromflusses zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt, um eine Kapazität zwischen der Gateelektrode und dem Sourcekontakt und/oder Drainkontakt zu bestimmen und unter Verwendung der Kapazität die Funktion des chemosensitiven Feldeffekttransistors zu überwachen.Method for monitoring at least one function of a chemosensitive field-effect transistor during its operation in a motor vehicle, wherein the chemo-sensitive field-effect transistor has a source contact ( 302 ), a drain contact ( 304 ), and a gate electrode ( 300 ), the method comprising the following steps: To adjust ( 102 ) an electrical voltage (U GS ) between the gate electrode and the source contact and / or drain contact, wherein the voltage is an alternating voltage, and wherein the alternating voltage has a variable frequency characteristic; and determining ( 104 ) an electrical current flow between the gate electrode and the source contact and / or drain contact to determine a capacitance between the gate electrode and the source contact and / or drain contact and to monitor the function of the chemosensitive field effect transistor using the capacitance. Verfahren zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, wobei der chemosensitive Feldeffekttransistor einen Sourcekontakt (302), einen Drainkontakt (304), und eine Gateelektrode (300) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Schritte des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt werden und nachfolgend die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 8 ausgeführt werden oder dass zunächst die Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 8 und nachfolgend die Schritte des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt werden.Method for monitoring at least one function of a chemosensitive field-effect transistor during its operation in a motor vehicle, wherein the chemo-sensitive field-effect transistor has a source contact ( 302 ), a drain contact ( 304 ), and a gate electrode ( 300 ), characterized in that first the steps of the method according to one of claims 1 to 6 are carried out and subsequently the steps of the method according to claim 8 are executed or that first the steps of the method according to claim 8 and subsequently the steps of the method according to a of claims 1 to 6 are executed. Überwachungsgerät (200) zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven Feldeffekttransistors während des Betriebs in einem Kraftfahrzeug, das ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.Monitor ( 200 ) for monitoring at least one function of a chemosensitive field effect transistor during operation in a motor vehicle, which is designed to perform the steps of a method according to one of claims 1 to 9. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Überwachung zumindest einer Funktion eines chemosensitiven, Feldeffekttransistors während dessen Betrieb in einem Kraftfahrzeug, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.Computer program product with program code for monitoring at least one function of a chemosensitive, field effect transistor during its operation in a motor vehicle, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to one of claims 4 to 9, when the program is executed on a control unit.
DE201110003514 2011-02-02 2011-02-02 Method for monitoring function of chemosensitive field-effect transistor during its operation in motor vehicle, involves adjusting electric voltage between drain contact and source contact Withdrawn DE102011003514A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019209456B3 (en) 2019-06-28 2020-06-18 Vitesco Technologies GmbH Method for signal-optimized operation of a NOx / NH3 exhaust gas sensor for an internal combustion engine
EP4293847A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-20 Yazaki Systems Technologies GmbH Method for operating an electrical switching device and electrical switching device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116298766B (en) * 2023-05-16 2023-08-01 成都思科瑞微电子股份有限公司 Test method of insulated gate field effect transistor

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57161541A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Toshiba Corp Ion sensor
US4411741A (en) * 1982-01-12 1983-10-25 University Of Utah Apparatus and method for measuring the concentration of components in fluids
US4488556A (en) * 1982-06-03 1984-12-18 Critikon, Inc. AC Mode operation of chemfet devices
US4716448A (en) * 1985-09-03 1987-12-29 Kelly Kevin A CHEMFET operation without a reference electrode
JPH02249962A (en) * 1989-03-23 1990-10-05 Terumo Corp Fet sensor
GB0115585D0 (en) * 2001-06-26 2001-08-15 Zellweger Analytics Ltd Monitoring gas sensors
EP1665535A1 (en) * 2003-09-03 2006-06-07 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Failure prediction for parallel mosfets
US7090755B2 (en) * 2004-10-28 2006-08-15 Figaro Engineering Inc. Gas detecting device with self-diagnosis for electrochemical gas sensor
DE602005005060T2 (en) * 2005-09-30 2009-06-04 Infineon Technologies Ag Power circuit for an airbag ignition pill
US7719811B2 (en) * 2006-09-08 2010-05-18 Ford Global Technologies FET monitoring and protecting system
JP4389031B2 (en) * 2006-12-06 2009-12-24 国立大学法人 岡山大学 Gas sensor
CN101652670B (en) * 2007-04-03 2013-01-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 Battery voltage monitoring system
EP2291670B1 (en) * 2008-06-27 2021-04-21 Clarios Advanced Solutions LLC Cell diagnostic system and method
JP5168725B2 (en) * 2008-07-08 2013-03-27 住友電気工業株式会社 Gas sensor
DE102008054752A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-17 Robert Bosch Gmbh Gas sensor with field effect transistor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019209456B3 (en) 2019-06-28 2020-06-18 Vitesco Technologies GmbH Method for signal-optimized operation of a NOx / NH3 exhaust gas sensor for an internal combustion engine
WO2020260330A1 (en) 2019-06-28 2020-12-30 Vitesco Technologies GmbH Method for the operation of an exhaust gas sensor for an internal combustion engine, and exhaust gas sensor for an internal combustion engine
EP4293847A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-20 Yazaki Systems Technologies GmbH Method for operating an electrical switching device and electrical switching device

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