DE102012213429A1

DE102012213429A1 - Verfahren und Steuergerät zum Messen eines Gasparameters mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors

Info

Publication number: DE102012213429A1
Application number: DE102012213429.8A
Authority: DE
Inventors: Richard Fix; Denis Kunz; Stefan Noll; Juergen Graf; Francisco Hernandez Guillen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-02-06
Also published as: CN103575775B; JP2014032194A; CN103575775A; JP6238622B2; FR2994266B1; FR2994266A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (500) zum Messen eines Gasparameters (175) mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors (100). Das Verfahren(500 umfasst einen Schritt des Beaufschlagens (520, 545) einer Gateelektrode (115) des Feldeffekttransistors (100) mit einer Vorbereitungsspannung (UVS) während einer Vorbereitungszeitspanne (t23). Ferner umfasst das Verfahren(500) einen Schritt des Erfassens (530) einer Messgröße (165) zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) des Feldeffekttransistors (100) während einer der Vorbereitungszeitspanne (t23) unmittelbar nachfolgenden Erfassungszeitspanne (t34), wobei während des Erfassens (520) der Messgröße (165) eine Erfassungsspannung (UES) an der Gateelektrode (115) angelegt wird, die einen Pegelwert aufweist, insbesondere dessen Betrag kleiner als ein Absolutwert der Vorbereitungsspannung (UVS). Schließlich weist das Verfahren einen Schritt des Ermittelns (535) des Gasparameters (175) unter Verwendung der erfassten Messgröße (165) auf.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen eines Gasparameters mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors, auf ein entsprechendes Steuergerät sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Chemische Gassensoren auf Halbleiter Basis sind derzeit bereits in der Entwicklung. Hierbei sind meist Feldeffekttransistoren (FET) mit einer gassensitiven Elektrode ausgestattet, deren Kanalstrom nach dem Einschalten des Transistors nicht konstant ist, sondern sich trotz konstanter Gasatmosphäre wesentlich verändert (im Folgenden auch als Drift bezeichnet). Ein solches Driftverhalten eines gassensitiven Feldeffekttransistors ist beispielsweise in DE 10 2007 039 567 A1 dargestellt. In konstanter Gasatmosphäre stellt der Kanalstrom das Grundsignal dar (im Folgenden auch als Baseline bezeichnet), jede Veränderung wird als Gassensorsignal ausgewertet. Insbesondere anwendungsrelevant für Gassensoren sind Drifts, die länger als 100 ms andauern. Ursache dieser Drifts sind im Wesentlichen Umverteilungen elektrischer Ladungen im Bauelement und keine Degeneration, es handelt sich also um reversible Effekte. Über einen Constant Bias Stress verändert sich der Einsatzpunkt der Bauelemente. Durch das Abschalten der Bauelemente kann die Veränderung auch wieder zurück relaxieren.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Messen eines Gasparameters mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Messen eines Gasparameters mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Beaufschlagen einer Gateelektrode des Feldeffekttransistors mit einer Vorbereitungsspannung während einer Vorbereitungszeitspanne;
– Erfassen einer Messgröße zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss des Feldeffekttransistors während einer der Vorbereitungszeitspanne unmittelbar nachfolgenden Erfassungszeitspanne, wobei während des Erfassens der Messgröße eine Erfassungsspannung an der Gateelektrode angelegt wird, die einen Pegelwert aufweist, insbesondere dessen Betrag kleiner als ein Absolutwert der Vorbereitungsspannung ist; und
– Ermitteln des Gasparameters unter Verwendung der erfassten Messgröße.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät 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 Steuergeräts 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.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, einer Vorrichtung oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
Unter einem Gasparameter kann beispielsweise eine Konzentration oder ein Typ eines vorbestimmten Gases aus einem Gasgemisch oder einem Fluid verstanden werden. Unter einer Gateelektrode kann eine Elektrode als Gate eines Feldeffekttransistors verstanden werden, welche eine Aufnahme oder Anlagerung eines Gases aus einem Gasgemisch oder Fluid ermöglicht und hierdurch sich die elektrischen oder kapazitiven Eigenschaften des Gates verändern. Auf diese Weise kann beispielsweise bei unterschiedlichen Gastypen oder Gaskonzentrationen, die mit dem Gate bzw. der Gateelektrode in Kontakt kommen ein unterschiedliches elektrisches Verhalten des Feldeffekttransistors bzw. Widerstands zwischen einem Sourceanschluss an einen Drainanschluss bewirkt werden. Unter einer Vorbereitungsspannung kann eine Spannung verstanden werden, die an der Gateelektrode während eines bestimmten und Vorbereitungszeitraums angelegt wird, um den Feldeffekttransistor bzw. den Kanal des Feldeffekttransistors für eine nachfolgende Messung vorzubereiten. Unter einer Messgröße kann beispielsweise ein Widerstand oder ein Stromfluss verstanden werden, der zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss des Feldeffekttransistors auftritt. Dabei wird während dem Schritt des Erfassens eine Erfassungsspannung an der Gateelektrode angelegt, die einen Pegelwert aufweist, dessen Betrag kleiner als ein Absolutwert der Erfassungsspannung ist. Unter einem Pegelwert kann dabei ein konkreter Wert einer elektrischen Spannung verstanden werden. Unter einem Absolutwert der Erfassungsspannung bzw. Vorbereitungsspannung kann der Betrag der Erfassungsspannung bzw. Vorbereitungsspannung verstanden werden.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass vor einer präzisen Messung des Gasparameters eine möglichst gute Vorbereitung des Feldeffekttransistors für die Messung durchgeführt werden sollte. Diese Vorbereitung des Feldeffekttransistors kann durch die Beaufschlagung der Gateelektrode des Feldeffekttransistors mit der Vorbereitungsspannung erfolgen, die selbst einen größeren Absolutwert aufweist, als der Betrag des Wertes der Erfassungsspannung, die in einem nachfolgenden Schritt verwendet wird, um die Messgröße tatsächlich zu erfassen. Dabei kann durch die Verwendung der Vorbereitungsspannung, die deutlich größeren positiven oder negativen Spannungswert aufweist, als die Erfassungsspannung, sichergestellt werden, dass beispielsweise Störstellen dem Halbleitermaterial des Kanalbereichs des Feldeffekttransistors neutralisiert werden können. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass durch die (im Vergleich zur Erfassungsspannung hohe) Vorbereitungsspannung bewirkt, dass bewegliche Ladungsträger im Kanalbereich zur Gateelektrode hin bewegt werden oder von der Gateelektrode weg bewegt werden. Auf diese Weise kann der Feldeffekttransistor bzw. der Kanalbereich des Feldeffekttransistors für eine sehr präzise nachfolgende Messung vorbereitet werden, wobei Verunreinigungen oder Störeffekte in diesem Kanalbereich, die eine nicht vorhersagbare elektrische Wirkung bei der Messung entfalten würden, bestmöglich kompensiert werden können. Für die nachfolgende Erfassung der Messgröße kann dann in der unmittelbar nachfolgenden Erfassungszeitspanne die Messung der Messgröße mit der niedrigeren Erfassungsspannung an der Gateelektrode durchgeführt werden. Der der Kanalbereich des Feldeffekttransistors weist nämlich in dieser Zeitspanne unmittelbar nach der Beaufschlagung mit der Vorbereitungsspannung die noch günstigen Messeigenschaften aufweist, die über einen gewissen Zeitraum hinweg auch nach Entfall der Vorbereitungsspannung aufrechterhalten werden.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Vorbereitung des Feldeffekttransistors durch die Beaufschlagung der Gateelektrode mit der Vorbereitungsspannung eine deutlich bessere Erfassung der Messgröße möglich wird, als dies im Stand der Technik möglich ist. Hierdurch wird es auch möglich, den Gasparameter deutlich präziser zu erfassen, wobei lediglich eine gegenüber dem Stand der Technik veränderte Ansteuerung bzw. Beaufschlagung der Anschlüsse des Feldeffekttransistors erforderlich ist. Hierdurch lässt sich mit technisch sehr einfachen Mitteln eine deutliche Verbesserung in der Erfassung der Messgröße und somit der Messung des Gasparameters unter Verwendung des gassensitiven Feldeffekttransistors realisieren.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Ermittelns der Gasparameter unter Verwendung der Messgröße ermittelt werden, die ausschließlich im Schritt des Erfassens erfasst wurde. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt sicher, dass die Messgröße lediglich dann zur Ermittlung des Gasparameters berücksichtigt wird, wenn die (im Vergleich zur absoluten Vorbereitungsspannung kleinere) Erfassungsspannung an der Gateelektrode des Feldeffekttransistors anliegt. Auf diese Weise werden Störungseinflüsse bei der Bestimmung des Gasparameters vermieden, die beispielsweise durch eine zu hohe Spannung an der Gateelektrode und damit einen Betrieb des Feldeffekttransistors aus außerhalb seines Arbeitspunkts verursacht würden.
Auch kann gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schritt des Beaufschlagens die Gateelektrode mit einer Vorbereitungsspannung beaufschlagt wird, die ein anderes Vorzeichen als die Erfassungsspannung aufweist oder wobei im Schritt des Beaufschlagens die Gateelektrode mit einer Vorbereitungsspannung beaufschlagt wird, die das gleiche Vorzeichen wie die Erfassungsspannung aufweist. Hierbei kann beispielsweise auch in einem ersten Schritt des Beaufschlagens eine Vorbereitungsspannung verwendet werden, die ein erstes Vorzeichen aufweist und in einem nachfolgenden Schritt des Beaufschlagens eine Vorbereitungsspannung verwendet werden, die ein zum ersten Vorzeichen umgekehrt des zweites Vorzeichen aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Feldeffekttransistor bzw. dessen elektrische Eigenschaften „zurückgesetzt“ werden kann und somit technisch sehr einfach auch über eine längere Betriebsdauer wieder in einem Ausgangszustand gebracht werden kann. Auch kann die Messung auf unterschiedliche Einsatzumgebungen zur Messung des Gasparameters hin optimiert werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Schritte des Verfahrens zumindest einmal wiederholt ausgeführt werden. Dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt der Sachverhalt zugrunde, dass nach dem Absetzen der Vorbereitungsspannung die mobilen Ladungsträger nach einer gewissen Zeitdauer wieder in ihre ursprüngliche Lage zurück relaxieren. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit mehrfacher, zumindest aber einmaliger Wiederholung der genannten Schritte) bietet den Vorteil, dass bei einer Messung der Messgröße über einen längeren Zeitraum hinweg ein Herausdriften der beweglichen Ladungsträger aus dem Kanalbereich des Feldeffekttransistors wieder rückgängig gemacht werden kann und somit auch über den längeren Zeitraum eine sehr präzise Messung der Messgröße möglich ist, die folglich eine sehr präzise Bestimmung des Gasparameters auch über diesen längeren Zeitraum hinweg sicherstellt.
Besonders vorteilhaft seiner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der nacheinander ausgeführte Schritte des Beaufschlagens derart ausgeführt werden, dass die Vorbereitungszeitspannen in den Schritten des Beaufschlagens sich unterscheiden und/oder dass nacheinander ausgeführte Schritte des Erfassens derart ausgeführt werden, dass die Erfassungszeitspannen in den Schritten des Erfassens sich unterscheiden. Beispielsweise kann eine erste Vorbereitungszeitspanne größer als eine nachfolgende zweite Vorbereitungszeitspanne sein oder eine erste Erfassungszeitspanne größer als eine nachfolgende zweite Erfassungszeitspanne seien. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine erste Vorbereitungszeitspanne kleiner als eine hierauf folgende erste Erfassungszeitspanne sein und/oder eine auf die erste Erfassungszeitspanne folgende zweite Vorbereitungszeitspanne kleiner als eine auf die zweite Vorbereitungszeitspanne erfolgende zweite Erfassungszeitspanne sein. Auf diese Weise kann eine sehr flexible Anpassung der Vorbereitung des Feldeffekttransistors an das jeweilige Umgebungsszenario (beispielsweise die Aussetzung des Feldeffekttransistors in einer bestimmten Gasumgebung oder in einer bestimmten Temperatur) oder die individuellen (beispielsweise Halbleiter-)Parameter des Feldeffekttransistors erfolgen, wobei der Einsatz des Feldeffekttransistors in einem solchen Umgebungsszenario unterschiedliche Reaktionen des Feldeffekttransistors während des Betriebs bewirkt.
Um eine besonders an die jeweils aktuelle Betriebssituation des Feldeffekttransistors angepasste Vorbereitung für eine nachfolgende Erfassung der Messgröße zu realisieren, kann nach dem Schritt des Erfassens ferner ein Schritt des Bestimmens eines Zustandswertes ausgeführt werden. Hierbei repräsentiert der Zustandswert einen physikalischen Zustand in einem Kanalbereich zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss des Feldeffekttransistors. Zugleich kann im Schritt des Beaufschlagens die Gateelektrode mit einer Vorbereitungsspannung beaufschlagt werden, die von dem Zustandswert abhängig. Unter einem solchen Zustandswert kann beispielsweise eine Konzentration von Störstellen oder eine elektrische Ladung im Kanalbereich des Feldeffekttransistors verstanden werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Vorbereitungsspannung sehr präzise eingestellt werden kann, um einen optimalen Zustand (insbesondere im Hinblick auf mögliche Störeinflüsse) des Kanalbereichs des Feldeffekttransistors für eine nachfolgende Erfassung der Messgröße vorzubereiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Beaufschlagens zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss eine ansteigende Testspannung, gefolgt von einer sinkenden Testspannung angelegt werden und ein Verlauf des Stromflusses zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss gemessen werden. Dabei kann eine im Schritt des Erfassens zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss angelegte Spannung von zumindest einem Wert aus dem gemessenen Verlauf des Stromflusses abhängig sein. Unter einer solchen Testspannung kann dabei eine Sequenz oder ein Verlauf einer Spannung verstanden werden, die an der Gateelektrode angelegt wird und die zur Bestimmung eines optimalen Arbeitspunkts für die Messung des Gasparameters durch den Feldeffekttransistor verwendet werden kann. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch den ansteigenden und fallenden Verlauf der Testspannung ein optimaler Arbeitspunkt für Einstellung der Spannung während des Verfassers der Messgröße möglich wird. Auf diese Weise kann unmittelbar vor der eigentlichen Erfassung der Messgröße, die zur Bestimmung des Gasparameters verwendet wird, derjenige Arbeitspunkt bestimmt werden, an dem im aktuell vorliegenden Einsatzszenario der Feldeffekttransistor seine höchste Empfindlichkeit aufweist. Dies wiederum führt zu einer hochpräzisen Bestimmung des Gasparameters.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der im Schritt des Erfassens eine Veränderung der zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss angelegten Spannung von einem ersten Spannungswert auf einen zweiten Spannungswert erfolgt, wenn ein Betrag einer Differenz eines Wertes des Verlaufs des Stromflusses für einen vorgegebenen Testspannungswert bei ansteigender Testspannung und eines Wertes des Verlaufs des Stromflusses für den vorgegebenen Testspannungswert bei fallender Testspannung einen vordefinierten Schwellwert überschreitet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass beispielsweise im Schritt des Erfassens die Gateelektrode mit einem vordefinierten Erfassungsspannungswert beaufschlagt wird, welcher lediglich dann geändert wird, wenn eine Hysteresekurve des Stromflusses durch den Kanal des Feldeffekttransistors in Abhängigkeit von der Testspannung eine zu große Abweichung der Stromfluss-Teilkennlinien bei ansteigender bzw. fallender Testspannung aufweist. Eine solche große Abweichung der Stromfluss-Teilkennlinien lässt darauf schließen, dass Umladungsvorgänge im Kanalbereich des Feldeffekttransistors während der Erfassung der Messgröße mit einer bisher verwendeten Erfassungsspannung auftreten könnten, sodass zur Vermeidung solcher Umladungsvorgänge eine Anpassung der Erfassungsspannung zu Erfassung der Messgröße erforderlich ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Steuergeräts zum Messen eines Gasparameters mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Diagramm eines an der Gateelektrode des Feldeffekttransistors angelegten Spannungsverlaufs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Verfahren;
3 ein Diagramm eines an der Gateelektrode des Feldeffekttransistors angelegten weiteren Spannungsverlaufs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Verfahren;
4 ein Diagramm eines an der Gateelektrode des Feldeffekttransistors angelegten weiteren Spannungsverlaufs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Verfahren;
5 Zustandsänderungsdiagramm zur Darstellung von Schritten eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren; und
6A und 6B Diagramme zur Erläuterung der Ermittlung eines optimalen Arbeitspunktes für die Erfassung der Messgröße gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine prinzipielle Anordnung eines gassensitiven Feldeffekttransistors 100, der von einem Steuergerät 110 angesteuert werden kann. Der Feldeffekttransistor weist eine gassensitive Gateelektrode 115 auf, an die sich ein Gasbestandteil 120 aus einem Gas- oder Fluidgemisch 125 anlagern oder eindringen kann, wobei ein Gasparameter aus diesem Gasbestandteil 120 mithilfe des Feldeffekttransistors 100 zu bestimmen ist. Die Gateelektrode 120 ist durch eine (gassensitive) Isolationsschicht 130 von einem Kanalbereich 135 des Feldeffekttransistors 110, der einen Sourceanschlussbereich 140 mit einem Drainanschlussbereich 145 des Feldeffekttransistors 100 verbindet.
Das Steuergerät 110 umfasst eine Einheit 150 zum Beaufschlagen der Gateelektrode 115 mit einer Vorbereitungsspannung, um einen bestimmten physikalischen Zustand des Halbleitermaterials im Kanalbereich 135 herbeizuführen. Beispielsweise kann als Vorbereitungsspannung eine Spannung ausgewählt werden, die dem Betrag nach höher ist, als die Spannung, die nachfolgend zur Messung eines Stromflusses im Kanalbereich als Messgröße an die Gateelektrode 115 angelegt wird (Erfassungsspannung). Nach dem Beaufschlagen der Gateelektrode 115 mit der Vorbereitungsspannung kann beispielsweise ein Schalter 155 umgeschaltet werden, der nun einer Einheit 160 zum Erfassen ermöglicht, die Gateelektrode 115 mit der Erfassungsspannung zu beaufschlagen, die niedriger als die Vorbereitungsspannung ist. Alternativ kann beispielsweise auch die Einheit 150 derart angesteuert werden, dass nun die an der Gateelektrode 115 angelegte Spannung auf die Erfassungsspannung abgesenkt (bzw. bei umgekehrten Vorzeichen angehoben) wird, wobei dann kein Schalter 155 vorgesehen werden braucht, der dann umgeschaltet werden muss. Nachdem also die Gateelektrode 115 mit der Erfassungsspannung beaufschlagt wurde, kann eine Messgröße 165, hier ein Stromfluss durch den Kanalbereich 135 zwischen dem Sourceanschluss 140 und dem Drainanschluss 145 oder ein Widerstand zwischen dem Sourceanschluss 140 und dem Drainanschluss 145 gemessen oder erfasst werden, um diese Messgröße 165 an eine Einheit 170 zum Bestimmen zu übermitteln, in welcher der vorstehend genannte Gasparameter 175 unter Verwendung der Messgröße 165 bestimmt wird. Insbesondere kann das Beaufschlagen der Gateelektrode mit der Vorbereitungsspannung und dem nachfolgenden Erfassen der Messgröße unter Verwendung der Erfassungsspannung mehrfach hintereinander, beispielsweise zyklisch, durchgeführt werden.
Ein wichtiger Hintergrund der vorliegenden Erfindung ist in der Minimierung des elektrischen Drifts mit dem Ziel einer konstanten Sensor-Baseline unmittelbar nach Einschalten des Transistors zu erhalten. Transistoren mit einer erhöhten Störstellendichte im Kanalbereich 135 zeigen ein stärkeres Driftverhalten, d. h. während ihres Betriebs verändert sich der Betriebspunkt. Durch diese Veränderung kann nicht mehr auf den eigentlichen Messpunkt geschlossen werden oder es ergeben sich andere Nachteile durch unvorhersehbare Veränderungen des Arbeitspunktes. Der hier vorgestellte Ansatz bietet eine Möglichkeit, dem Abdriften von Spannungen in Bauteilen vorzubeugen.
Auch die Ortsänderung mobiler Ionen im Oxid können das Feld bzw. die Eigenschaften im Kanalbereich verändern und so zu einer Veränderung des Arbeitspunktes führen. Auch dieser Effekt kann durch die vorgestellte Erfindung verbessert werden.
Für die Verwendung von chemisch sensitiven Gassensoren ist eine Betriebsstrategie erforderlich, um den Stress auf das Bauteil zu minimieren. Der hier vorgestellte Ansatz stellt einen Regelungsparameter zur Verfügung, mit dem diese Strategie zur Beaufschlagung des Bauteils (d. h. des Feldeffekttransistors) angepasst werden kann.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden der Erfindung liegt im dynamischen Betrieb, d. h., die gassensitiven Bauelemente werden nicht mit konstanter Spannung, sondern einer definierten Betriebsstrategie betrieben. Durch Benutzung eines Constant-Bias-Stresses an einem (Feldeffekt-)Transistor kann im Betrieb ein Absättigen der Störstellen (insbesondere im Kanalbereich) und somit einen definierter Zustand der Verteilung der mobilen Ionen und somit einen konstanten Betriebspunkt erreicht werden. Hierbei wird das Bauelement nicht in einem konstanten Arbeitspunkt betrieben, sondern auch in Stresspunkten bzw. Stress- oder Vorbereitungszeitspannen) bei veränderten Betriebsspannungen (d. h. Vorbereitungsspannung und Erfassungsspannung). Der hier vorgestellte Ansatz nutzt somit den Effekt des Constant-Bias-Stresses, um im Betrieb einen konstanten Zustand (insbesondere im Kanalbereich 135 für die Messung der Messgröße) zu erreichen.
Im Nachfolgenden soll die prinzipielle Funktionsweise des hier vorgestellten Ansatzes unter Zuhilfenahme des Diagramms aus 2 näher beschrieben werden. In diesem Diagramm ist ein Verlauf der and der Gateelektrode 115 angelegten Spannung auf der Ordinate in Bezug auf unterschiedliche Zeitpunkte t (auf der Abszisse) aufgetragen. Nach dem Einschalten des Transistors 100 (d. h. dem Beginn der Initialisierung eines Verfahrens zur Bestimmung des Gasparameters zu einem Einschaltzeitpunkt t₁) wird dieser Transistor 100 vor dem eigentlichen Mess- oder Steuerungsbetrieb mit einem Vorstress belastet, d. h. die Gateelektrode 115 in einer Vorbereitungszeitspanne t₂₃ zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ mit einer Vorbereitungsspannung U_VS beaufschlagt. Ein möglicher „Stress“ wäre beispielsweise eine die Beaufschlagung der Gateelektrode mit einer hohen Gatespannung U_G weit über dem eigentlichen Arbeitspunkt (d. h. der Arbeitspunktspannung U_ES in einer nachfolgenden Erfassungszeitspanne) ohne das Anlegen einer Drainspannung (d. h. einer Spannung zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss). Es würde zwar kein Strom durch den (Kanalbereich des) Transistors 100 fließen, allerdings würde das hohe Feld Elektronen in das Gate ziehen und ein Absättigen der Oxidfehlstellen verursachen. Zum Zeitpunkt t₃, an dem die Vorbereitungszeitspanne t₂₃ beendet ist, wird die Gateelektrode 115 mit der Erfassungsspannung U_ES beaufschlagt, und während einer Erfassungszeitspanne t₃₄ bis zum Zeitpunkt t₄ die Messgröße 165, hier beispielsweise nach Anlegung einer Spannung zwischen dem Sourcebereich 140 und dem Drainbereich 145 der Strom durch den Kanalbereich 135, erfasst. Durch die Kenntnis der Wirkung der Gaskomponente 120 auf die elektrischen Eigenschaften der Gateelektrode 115 bzw. der Isolationsschicht 130 kann somit aus der Messgröße 165 der Gasparameter 175 in der Einheit 170 bestimmt werden.
Dieser Stress des Transistors 100 (d. h. die Beaufschlagung der Gateelektrode 115 mit der Vorbereitungsspannung U_VS) kann auch während des Betriebes wiederholt werden, um ein Abdriften während der Laufzeit wieder zurückzusetzen. Hierzu kann beispielsweise nach dem Zeitpunkt t₄ (d. h. dem Endzeitpunkt der Erfassungszeitspanne) wieder ein Schritt des Beaufschlagens der Gateelektrode 115 mit der Vorbereitungsspannung U_VS über eine (nun kürzere) Vorbereitungszeitspanne t₄₅ bis zum Zeitpunkt t₅, da der Transistor 100 bereits im ersten Schritt des Beaufschlagens in der Zeitpanne t₂₃ soweit vorbereitet wurde, dass nun lediglich eine Wiederauffrischung des gewünschten Zustandes des Halbleitermaterials im Kanalbereich 135 erforderlich ist. Hiernach kann dann in einem weiteren Schritt des Erfassens in einer zweiten Erfassungszeitspanne t₅₆ bis zu einem Zeitpunkt t₆ wiederum die Messgröße erfasst werden, wobei aus dieser Messgröße ebenfalls wiederum der Gasparameter 175 bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann durch die wiederholten Zyklen der Vorbereitung des Transistors, gefolgt von einer Erfassung der Messgröße über einen beliebig langen Zeitraum eine hochpräzise Messung oder Erfassung der Messgröße erfolgen, aus der sich dann der Gasparameter bestimmen lässt.
Alternativ oder in einer anderen Einsatzumgebung kann beispielsweise auch im dem oder den Schritt(en) des Beaufschlagens eine Vorbereitungsspannung U_VS verwendet werden, die ein anderes Vorzeichen als die Erfassungsspannung U_ES aufweist. Hierdurch lässt sich beispielsweise der Kanalbereich 135 des Transistors 100 auf eine andere Weise bzw. in Bezug auf die Neutralisierung der Wirkung von anderen Störstellen oder anderen mobile Ionen hin optimieren, als dies durch die Verwendung einer Vorbereitungsspannung mit gleichem Vorzeichen wie die Erfassungsspannung möglich wäre. Dabei können die Vorbereitungszeitspanne(n) ähnlich oder gleichlang sein, wie die Vorbereitungszeitspanne(n) bei der Wahl einer Vorbereitungsspannung mit gleichem Vorzeichen wie die Erfassungsspannung. Jedoch sollte sichergestellt werden, dass der Betrag der Vorbereitungsspannung immer größer als der Wert Erfassungsspannung ist, da auf diese Weise sichergestellt werden kann, dass störende elektrische Eigenschaften im Halbleitermaterial des Kanalbereichs 135 durch das Beaufschlagen der Gateelektrode 115 kompensiert werden. 3 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines zeitlichen Verlaufs der Gateelektrodenspannung U_G, mit dem die Gatelelektrode 115 bei der Verwendung einer Vorbereitungsspannung U_VS mit anderem Vorzeichen als die Erfassungsspannung U_ES beaufschlagt wird.
Mit anderen Worten ausgedrückt besteht eine weitere Möglichkeit darin, einen negativen Stress auf den Transistor auszuüben, der den Transistor 100 tief in Akkumulation treibt. Im Betriebszustand der Akkumulation leitet der Transistor 100 nicht, im Kanal 135 befinden sich allerdings die entgegengesetzten Ladungsträger im Vergleich zum Inversionsfall. Auch diese Ladungsträger können allerdings ein Absättigen der Oxid-Ladungsträger verursachen. Je nachdem, ob die Fehlstellen im Oxid eher Akzeptor- oder Donatoreigenschaften aufweisen, können unterschiedliche Stressmechanismen verändert werden. Dieser Fall des Vorgehens unter Verwendung einer negativen Vorspannung (Vorbereitungsspannung) ist in dem Diagramm aus 3 dargestellt. Ein Stressfeld bei hohen Temperaturen kann ebenso zu einer definierten Verschiebung der mobilen Ionen im Oxid führen. Durch das Anlegen der Stressspannung wird das Bauteil sozusagen vor dem eigentlichen Betrieb vorgealtert.
Weiterhin kann auch beispielsweise nach der Messung oder Erfassung der Messgröße im Schritt des Erfassens (d. h. während der Zeitspanne t₂₃) ein Ausmessen 400 der Drift bzw. Störstellenkonzentration erfolgen, wie dies beispielhaft in dem Diagramm aus 4 dargestellt ist. Dabei wird eine gemäß der Darstellung aus 3 eine Vorbereitungsspannung U_VS mit anderem Vorzeichen als die Erfassungsspannung U_ES verwendet. Das Ergebnis dieses Ausmessens kann dann für eine Bestimmung einer in einem nachfolgenden Schritt auszuführenden Beaufschlagung der Gateelektrode 115 mit einer Vorbereitungsspannung verwendet werden, sodass beispielsweise eine Vorbereitungsspannung derart ausgewählt wird, dass eine Kompensation der Wirkungen des Halbleitermaterials im Kanalbereich 135 auf das Driftverhalten bzw. die Störstellenkonzentration in diesem Kanalbereich 135 möglich wird. Auf diese Weise kann eine Relaxation der Störstellenkonzentration bei einem Absinken der an der Gateelektrode 115 angelegten Spannung im Schritt des Erfassens eindeutig erkannt werden und das Halbleitermaterial wieder, je nach aktuellem Zustand möglichst schnell wieder in einen für die Erfassung der Messgröße optimalen Zustand gebracht werden. Das Ausmessen 400 der Drift/Störstellenkonzentration kann beispielsweise eine Spannung U_G an die Gateelektrode 115 angelegt werden, die dem Betrag nach höher (und ebenfalls ein anderes Vorzeichen) als die Vorbereitungsspannung U_VS aufweist. Hierdurch kann die aktuelle Störstellenkonzentration, die die Drift der Messgröße beeinflusst, erkannt werden. Ansprechend auf die ausgemessene Drift bzw. Störstellenkonzentration kann dann die Vorbereitungsspannung im (zweiten) Schritt des Beaufschlagens während der zweiten Vorbereitungszeitspanne t₄₅ gewählt werden, was in der 4 jedoch vorliegend nicht dargestellt ist, da hier ein gleicher Wert für die Vorbereitungsspannung U_VS wie während des ersten Beaufschlagens in der ersten Vorbereitungszeitspanne t₂₃ verwendet wird. Dies ist in der 4 durch das Bezugszeichen 410 kenntlich gemacht.
5 zeigt ein prinzipielles Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 500 zum Messen eines Gasparameters mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors 100. Für die Darstellung des Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 500 wird hierfür die Beaufschlagung der Gateelektrode 115 gemäß dem in 4 dargestellten Vorgehensweise verwendet. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt ein Starten 510 des Verfahrens 500 (beispielsweise zu dem Zeitpunkt t₁ aus der 1). In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Schritt des Beaufschlagens 520 der Gateelektrode des Feldeffekttransistors 100 mit einer Vorbereitungsspannung U_VS während der Vorbereitungszeitspanne t₂₃ (dieser Schritt 520 des Beaufschlagens kann auch als Ausüben eines „Vorstresses“ auf den Transistor bezeichnet werden). Hierauf folgend wird in einem Schritt des Erfassens 520 die Messgröße zwischen dem Sourceanschluss und dem Drainanschluss des Feldeffekttransistors während einer der Vorbereitungszeitspanne unmittelbar nachfolgenden Erfassungszeitspanne erfasst, wobei während des Erfassens der Messgröße eine Erfassungsspannung an der Gateelektrode angelegt wird, die einen kleineren Pegelwert aufweist, als ein Absolutwert der Vorbereitungsspannung. In diesem Schritt arbeitet der Feldeffekttransistor in einem bekannten Betriebsmodus (auch als Betrieb bezeichnet). Ist nun in diesem Schritt des Erfassens 530 die Messgröße erfasst worden, kann in einem nachfolgenden Schritt des Bestimmens 535 der Gasparameter unter Verwendung der Messgröße (d. h. aus der Messgröße) bestimmt werden. In einem weiteren nachfolgenden Schritt erfolgt ein Ausmessen 540 einer Drift der Messgröße als Zustandswert 547, die insbesondere einen Hinweis auf einen physikalischen Zustand des Halbleitermaterials im Kanalbereich 135 repräsentiert. Dieser Schritt des Ausmessens 540 kann auch als Teil eines weiteren nachfolgenden Schritts des Beaufschlagens 545 verstanden werden kann. Nach dem Schritt des Ausmessens 540 kann in einem Schritt des Berechnens 540 eine (neue) Vorbereitungsspannung U_VS1 berechnet werden, die für einen nachfolgenden Schritt des Beaufschlagens 520 verwendet wird. Auf das Beaufschlagen der Gateelektrode 115 mit der berechneten (eventuell geänderten) Vorbereitungsspannung U_VS1 folgt nun wiederum der Schritt des Erfassens 530 der Messgröße und der Schritt des Bestimmens 535 des Gasparameters aus der Messgröße.
Somit ermöglicht der vorstehend beschriebene Ansatz ein Vorgehen, bei dem während (bzw. nach) einem Betrieb(-szustand) nochmals kurzzeitig in einen Stressmodus unter Beaufschlagung der Gateelektrode 115 mit der Vorbereitungsspannung umzuschalten, und der Drift des Arbeitspunktes entgegenzuwirken.
Weiterhin kann zur Einstellung einer möglichst auf den konkreten Einsatzfall abgestimmten Vorbereitungsspannung nach genaueren Regeln vorgegangen bzw. diese Vorbereitungsspannung errechnet werden. Bei einem solchen Ansatz ist eine weitere Möglichkeit gegeben, beispielsweise mittels anderer Messverfahren die entstandene Drift zu messen, und das darauf angewendete Stresssignal aus den gemessenen Störstellen zu berechnen. Hierzu kann beispielsweise das aus der Halbleiterfertigungstechnologie bekannte Charge-Pumping-Verfahren (evtl. in einer angewandelten Form) eingesetzt werden. Das Charge-Pumping-Verfahren (oder ein davon abgeleitetes Verfahren) kann somit auch zur Bestimmung des Einsatzpunktes der Akkumulation im Feldeffekttransistor 100 verwendet werden. Dieses Messverfahren benötigt im Gegensatz zum Charge-Pumping-Verfahren allerdings keinen vierten Anschluss am Transistor 100.
Die Verwendung eines solchen Ansatzes ermöglicht, während des Betriebes die Flachbandspannung auszumessen, wobei der Transistor tief in die Akkumulation gepulst werden kann. Dies erfolgt durch das zeitweise Anlegen einer negativen Spannung (beispielsweise bei einem n-Transistor). Hierbei werden Störstellen umgeladen, falls die Flachbandspannung erreicht wurde. Unter der Flachbandspannung ist die von außen angelegte Spannung zu verstehen, die im Halbleiter ein minimales elektrisches Feld induziert. Wenn danach die Transferkennlinie 600 des Transistors gemessen wird (d. h. einer Kennlinie, die einen Stromfluss zwischen dem Sourceanschluss 140 und dem Drainanschluss 145 bei der angelegten Spannung an der Gateelektrode 115 beispielsweise in Bezug zum Drananschluss 145 repräsentiert), kann festgestellt werden, ob die Störstellen umgeladen wurden oder nicht. Eine solche Transferkennlinie 600 des Feldeffekttransistors 100 ist in den 6A und 6B dargestellt, wobei zur Ermittlung der Transferkennlinie 600 zunächst ein ansteigender Spannungspegel an die Gateelektrode 115 angelegt wird, um einen ersten (ansteigenden) Ast 610 der Transferkennlinie 600 zu erhalten und nachfolgend ein fallender Spannungspegel an die Gateelektrode 115 angelegt wird, um einen zweiten (fallenden) Ast 620 der Transferkennlinie 600 zu erhalten. In der 6A ist dabei die Transferkennlinie 600 für den Fall dargestellt, dass die Flachbandspannung unterschritten wurde, wogegen in der 6B die Transferkennlinie für den Fall dargestellt ist, dass die Flachbandspannung nicht unterschritten wurde. Die Steilheit der Transferkennlinie 600 ändert sich hierbei in Abhängigkeit von der an der Gateelektrode 115 angelegten Spannung, ebenso bildet sich eine Hysterese zwischen ansteigend (Ast 610) und abfallend (Ast 620) gemessener Transferkennlinie. Dabei ist in der 6A eine Transferkennlinie 600 dargestellt, in der eine große Differenz 630 zwischen einem Wert für einen Stromfluss zwischen dem Sourceanschluss 140 und dem Drainanschluss 145 bei ansteigender Gatespannung und einem Wert dieses Stromflusses bei fallender Gatespannung vorliegt (jeweils bezogen auf einen gleichen Gatespannungswert 640), was auf ein Umladen der Störstellen im Halbleitermaterial des Kanalbereichs 135 schließen lässt. Dagegen liegt in der Transferkennlinie 600 aus 6B lediglich eine kleine Differenz 630 für den Stromfluss durch den Kanalbereich bei ansteigender bzw. fallender Gatespannung (ebenfalls bezogen auf jeweils den gleichen Gatespannungswert 640) vor. Durch einen solchen hier vorgestellten Ansatz kann ermittelt werden, bei welcher Spannung an der Gateelektrode Umladungseffekte der Störstellen im Halbleitermaterial im Kanalbereich nicht mehr auftreten, sodass bei dieser Spannung keine Störeinflüsse auf die Erfassung der Messgröße mehr zu erwarten sind. Durch dieses Austesten, ab welcher Spannung die Wirkung der Störstellen neutralisiert ist, kann somit ein Arbeitspunkt bestimmt werden bzw. die konkret für das vorliegende Einsatz- oder Messszenario für die Messung der Messgröße zu verwendende Erfassungsspannung ermittelt werden, die während des Erfassungszeitraums an die Gateelektrode anzulegen ist. Beispielsweise kann auch eine Auswertung dieser Transferkennlinie 600 dahingehend erfolgen, dass eine Differenz zwischen einem Wert auf der ansteigenden Transferkennlinie 610 gegenüber dem Wert auf der fallenden Transferkennlinie 620 eine Schwelle überschreitet, d. h. eine Drift der Messgröße zu groß und somit nicht mehr tolerierbar ist. In diesem Fall kann dann eine Anpassung oder eine Veränderung der für das Erfassen verwendeten Erfassungsspannung vorgenommen werden, beispielsweise ein Anheben oder Absenken der Erfassungsspannung. Durch das Austesten von mehreren negativen Spannungen kann festgestellt werden, ob bei der jeweiligen Spannung das Flachband überschritten wurde. Beim Überschreiten der Flachbandspannung verschiebt sich die Transferkurve um einen bestimmten Spannungsbereich.
Die Erfindung kann bei allen halbleiterbasierten Sensoren mit feldeffektbasierten Bauelementen, speziell bei halbleiterbasierten Gassensoren mit Transistor, zum Einsatz kommen.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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 und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007039567 A1 [0002]

Claims

Verfahren (500) zum Messen eines Gasparameters (175) mithilfe eines gassensitiven Feldeffekttransistors (100), wobei das Verfahren (500) die folgenden Schritte aufweist: – Beaufschlagen (520, 545) einer Gateelektrode (115) des Feldeffekttransistors (100) mit einer Vorbereitungsspannung (U_VS) während einer Vorbereitungszeitspanne (t₂₃); – Erfassen (530) einer Messgröße (165) zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) des Feldeffekttransistors (100) während einer der Vorbereitungszeitspanne (t₂₃) unmittelbar nachfolgenden Erfassungszeitspanne (t₃₄), wobei während des Erfassens (520) der Messgröße (165) eine Erfassungsspannung (U_ES) an der Gateelektrode (115) angelegt wird, die einen Pegelwert aufweist; und – Ermitteln (535) des Gasparameters (175) unter Verwendung der erfassten Messgröße (165).
Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (535) der Gasparameter (175) unter Verwendung der Messgröße (165) ermittelt wird, die ausschließlich im Schritt des Erfassens (530) erfasst wurde.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Beaufschlagens (520, 545) die Gateelektrode (115) mit einer Vorbereitungsspannung (U_VS) beaufschlagt wird, die ein anderes Vorzeichen als die Erfassungsspannung (U_ES) aufweist oder wobei im Schritt des Beaufschlagens (520, 545) die Gateelektrode (115) mit einer Vorbereitungsspannung (U_VS) beaufschlagt wird, die das gleiche Vorzeichen wie die Erfassungsspannung (U_ES) aufweist.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Verfahrens (500) zumindest einmal wiederholt ausgeführt werden.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander ausgeführte Schritte des Beaufschlagens (520, 545) derart ausgeführt werden, dass die Vorbereitungszeitspannen (U_VS) in den Schritten des Beaufschlagens (520, 545) sich unterscheiden und/oder dass nacheinander ausgeführte Schritte des Erfassens (530) derart ausgeführt werden, dass die Erfassungszeitspannen (t₃₄, t₅₆) in den Schritten des Erfassens (530) sich unterscheiden.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt des Erfassens (530) ferner ein Schritt des Bestimmens (540, 550) eines Zustandswertes (555) ausgeführt wird, wobei der Zustandswert (547) einen physikalischen Zustand in dem Kanalbereich (135) zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) des Feldeffekttransistors (110) repräsentiert, wobei im Schritt des Beaufschlagens (520) die Gateelektrode (115) mit einer Vorbereitungsspannung (U_VS1) beaufschlagt wird, die von dem Zustandswert (547) abhängig ist.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Beaufschlagens (520) zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) eine ansteigende Testspannung (U), gefolgt von einer sinkenden Testspannung (U) angelegt wird und ein Verlauf (600) des Stromflusses (I) zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) gemessen wird, wobei im Schritt des Erfassens (530) zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) angelegte Spannung von zumindest einem Wert aus dem gemessenen Verlauf (600) des Stromflusses (I) abhängig ist.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Erfassens (530) eine Veränderung der zwischen dem Sourceanschluss (140) und dem Drainanschluss (145) angelegten Spannung von einem ersten Spannungswert auf einen zweiten Spannungswert erfolgt, wenn ein Betrag einer Differenz (630) eines Wertes des Verlaufs (600) des Stromflusses (I) für einen vorgegebenen Testspannungswert (640) bei ansteigender Testspannung und eines Wertes des Verlaufs (600) des Stromflusses (I) für den vorgegebenen Testspannungswert (640) bei fallender Testspannung einen vordefinierten Schwellwert überschreitet.
Steuergerät (110), das ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 in entsprechenden Einheiten (150, 160, 170) auszuführen oder anzusteuern.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programmprodukt auf einem Steuergerät (110) ausgeführt wird.