DE3504401C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor-Typ-Sensor,
bestehend aus einem Feldeffekttransistor-Bauelement
und einer diesem zugeordneten empfindlichen Einrichtung, die
zwischen einer Gate-Isolierschicht und einer Gate-Elektrode
angeordnet ist und aufgrund einer physikalischen oder
chemischen Wechselwirkung mit einer zu erfassenden Größe
ihre Dielektrizitätskonstante ändert.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum
Betreiben dieses Feldeffekttransistor-Typ-Sensors.
Ein derartiger Sensor ist bekannt. Dieser Sensor vom Feldeffekttransistor-Typ
(im folgenden wird das Wort Feldeffekttransistor
auch mit FET abgekürzt) erfaßt eine physikalische
Größe als Änderung des Gate-Betriebs seines FET-Bauelements,
welches Bestandteil des Sensors ist. Das FET-Bauelement
enthält eine empfindliche Einrichtung, die eine elektrische
Änderung, z. B. eine Änderung der elektrostatischen Kapazität,
der elektrischen Leitfähigkeit, des elektrostatischen
Potentials oder dergleichen, aufgrund einer physikalischen
oder chemischen Wechselwirkung mit der zu erfassenden
physikalischen Größe zeigt. Wenn man den Vorteil der hohen
Eingangsimpedanz und der Verstärkungsfunktion des FET-Bauelementes
ausnutzt, kann ein FET-Typ-Sensor ein großes
Ausgangssignal liefern, obschon seine Abmessungen sehr klein
sind, was beim Einsatz in der Praxis von Vorteil ist.
Besonders praktisch und wirtschaftlich ist ein FET-Typ-Sensor,
der so aufgebaut ist, daß er auf der Gate-Zone des
FET-Bauelements eine empfindliche Einrichtung besitzt, da in
diesem Fall das FET-Bauelement sehr klein ausgebildet sein
kann und mehrere Bauelemente auf demselben Substrat gebildet
werden können. Allerdings weist ein solcher FET-Typ-Sensor
mit mehreren FET-Bauelementen im Vergleich zu einem gewöhnlichen
FET-Bauelement als Einzelbauelement den Nachteil auf,
daß das FET-Bauelement des Sensors nicht so stabil arbeitet.
Außerdem besitzt der Sensor im Vergleich zu einem FET-
Bauelement schlechtere Eigenschaften hinsichtlich Ausgangssignal-
Stabilität und Reproduzierbarkeit der Ausgangssignal-Kennlinie.
Abhängig von der Art des benötigten FET-Typ-Sensors
unterscheiden sich Materialien und Herstellungsverfahren
der empfindlichen Einrichtung derart stark voneinander,
daß die Betriebskennlinie des FET-Bauelements spürbar
schwanken kann. Im Vergleich zu einem gewöhnlichen FET
ergibt sich in der empfindlichen Einrichtung eine große
Menge von Störstellen und/oder Ionen. Außerdem kann die
empfindliche Einrichtung an der Grenzschicht zwischen ihr
und der Gate-Isolierschicht während der Bildung der empfindlichen
Einrichtung auf dem FET-Bauelement kontaminiert
werden, was eine Instabilität nicht nur der Arbeitskennlinie
des FET-Bauelementes, sondern auch der Ausgangssignal-Kennlinie
des FET-Sensors mit sich bringt. Da der FET-Typ-
Sensor, der zur Verwendung als Umgebungssensor, z. B. als
Gas-Sensor, Feuchtigkeits-Sensor oder dergleichen ausgelegt
ist, der Umgebung ausgesetzt ist, wird er von in der
Atmosphäre befindlichen Verunreinigungen kontaminiert,
wodurch eine Veränderung und/oder eine Verschlechterung der
FET-Kennlinie und/oder eine Verschlechterung des Sensors
selbst verursacht werden. Folglich muß ein FET-Typ-Sensor
den Einfluß von Verunreinigungen und/oder Ionen in den die
empfindliche Einrichtung bildenden Materialien oder Verunreinigungen
und/oder Ionen, die die Grenzfläche zwischen der
empfindlichen Einrichtung und der Gate-Isolierschicht
während der Bildung der empfindlichen Einrichtung auf dem
FET-Bauelement und/oder während des Betriebes des FET-Bauelementes
kontaminieren, unterdrücken, um dadurch
innerhalb einer langen Lebensdauer eine stabile Ausgangssignal-
Kennlinie zu erhalten. Bei der Auslegung eines
solchen FET-Typ-Sensors lassen sich verschiedenste Sensoren
im FET-Typ-Format herstellen, z. B. Gas-Sensoren, Feuchtigkeits-
Sensoren, Ionen-Sensoren, biologische Sensoren, Infrarot-Sensoren
usw. FET-Typ-Gas-Sensoren, Feuchtigkeits-Sensoren,
-Ionen-Sensoren und biologische Sensoren können
die direkte Wechselwirkung der empfindlichen Einrichtung mit
der Atmosphäre nicht vermeiden, so daß das in ihnen enthaltene
Bauelement nicht von einem Gehäuse oder dergleichen
abgedeckt werden kann. Daher müssen die oben aufgezeigten
Probleme, die sich aus der Kontaminierung mit Verunreinigungen
und/oder Ionen von außen her ergeben, bei FET-Typ-Sensoren
gelöst werden. Um diese Probleme zu lösen, wurde
als Gate-Isolierschicht eine Siliziumnitrit-Schicht mit
einem kleinen Diffusionskoeffizienten bezüglich Ionen,
Feuchtigkeit, etc. verwendet, oder es wurde eine solche
Schicht zum Abdecken der Oberfläche des FET-Bauelementes
verwendet. Die sich ergebenden FET-Sensoren besitzen jedoch
noch innerhalb einer langen Zeitspanne eine schlechte
Ausgangssignal-Stabilität.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
gattungsgemäßen Sensor zu schaffen, der hinsichtlich des
Ausgangssignals sowie der Reproduzierbarkeit der Ausgangssignale
sehr stabil arbeitet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen der
Gate-Isolierschicht und der empfindlichen Einrichtung eine
Hilfselektrode angeordnet ist, und daß mit der Hilfselektrode
ein Widerstand verbunden ist, über den die Hilfselektrode
mit einer eine Vorspannung für das Feldeffekttransistor-
Bauelement bewirkenden Gleichspannung beaufschlagbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des FET-Typ-Sensors
ist dadurch gekennzeichnet, daß an die Gate-Isolierschicht
und an die empfindliche Einrichtung über die
Gate-Elektrode einerseits und über den Widerstand und die
Hilfselektrode andererseits eine Gleichspannung sowie eine
dieser überlagerte Wechselspannung angelegt wird, wobei der
Widerstand mit einem höheren Wert als der Wert der Wechselstrom-
Impedanz der empfindlichen Einrichtung bei der
Frequenz der Wechselspannung gewählt wird, und daß als
Ausgangssignal eine sich aufgrund der Wechselspannung
ergebende Wechselstromkomponente des Drain-Stromes des FET-
Bauelementes ermittelt wird.
Die empfindliche Einrichtung kann eine feuchtigkeitsempfindliche
Einrichtung sein, deren elektrostatische Kapazität
oder elektrische Leitfähigkeit mit der Absorption und der
Desorption von Wasserdampf oder Feuchtigkeit schwankt. Die
feuchtigkeitsempfindliche Einrichtung ist mindestens eine
aus folgender Gruppe von Schichten: Zellulosederivat-Schicht,
Vinylderivat-Schicht, organische oder anorganische
Festelektrolyt-Schicht und Metalloxidschicht.
Die Erfindung ermöglicht die Erzielung folgender Vorteile:
- 1) Es wird der Einfluß unterdrückt, der verursacht wird durch Verunreinigungen und/oder Ionen, die in der empfindlichen Einrichtung und/oder der Grenzfläche zwischen der empfindlichen Einrichtung und dem FET- Bauelement enthalten sind, oder durch Verunreinigungen und/oder Ionen, die dort eine Verunreinigung von der Umgebungsatmosphäre her beim Einsatz des Sensors verursachen, wobei der genannte Einfluß den Betrieb und/oder das Ausgangssignal des FET-Bauelementes betrifft. Hierdurch erhält man über lange Zeit eine stabile Ausgangssignal-Kennlinie.
- 2) Der FET-Typ-Sensor kann zum Erfassen von Feuchtigkeiten einen Feuchtigkeits-Sensor, zum Erfassen von Gasen einen Gas-Sensor, zum Erfassen von Ionen einen Ionen-Sensor, zum Feststellen organischer Substanzen einen biologischen Sensor usw. enthalten. Der Sensor zeichnet sich durch einen stabilen Betrieb und stabile Ausgangs-Kennlinien aus, und zwar über einen langen Zeitraum hinweg. Die Reproduzierbarkeit der Kennlinien ist gewährleistet.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen
FET-Typ-Feuchtigkeitssensors,
Fig. 2 eine äquivalente Schaltung des in Fig. 1 gezeigten
FET-Typ-Feuchtigkeitssensors,
Fig. 3 eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen dem
Ausgangssignal des Feuchtigkeitssensors nach
Fig. 1 und der relativen Feuchtigkeit veranschaulicht,
Fig. 4 Kennlinienverläufe, wobei die Kurve A die Drift
des Versuchs-Ausgangssignals des in Fig. 1 gezeigten
FET-Typ-Feuchtigkeitssensors und die
Kurve B die Drift des Versuchs-Ausgangssignals
eines Vergleichs-Feuchtigkeitssensors vom FET-Typ
ohne Sperrschicht darstellt.
Fig. 1 zeigt als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
einen FET-Typ-Feuchtigkeitssensor. Der Sensor besitzt
ein FET-Bauelement 11, welches als Bestandteil eine
feuchtigkeitsempfindliche Einrichtung 9 besitzt.
Bei dem FET-Bauelement 11 handelt es sich um einen N-Kanal-MOS-FET,
in welchem eine n-leitende Source 2 und ein n-leitender
Drain 3 durch Phosphordiffusion auf der Oberfläche
eines p-leitenden Siliziumsubstrats 1 in Form einer Reihe
gebildet sind. Auf dem Siliziumsubstrat 1 wird mit einer Siliziumdioxid-
Schicht 5, die mit Durchgangslöchern ausgestattet
ist, Source 2 und Drain 3 bedeckt. Doppelschichten aus der
Siliziumdioxid-Schicht (SiO₂) 5 und einer Siliziumnitrit-Schicht
(Si₃N₄) 7, die auf dem Substrat 1 zwischen der Source 2
und dem Drain 3 gebildet sind, bilden eine Gate-Isolierschicht
100. Die Siliziumnitrit-Schicht 7, die zum Schutz
des FET-Bauelements 11 dient, bedeckt die Oberseite jeder
der leitenden Elektrodenschichten 6, die auf dem Siliziumsubstrat
1 und der Siliziumdioxid-Schicht 5 gebildet sind
und mit ihren Enden in Kontakt stehen mit der Source 2 bzw.
mit dem Drain 3. Auf der Gate-Isolierschicht 100 sind aufeinanderfolgend
die feuchtigkeitsempfindliche Einrichtung
9 und eine feuchtigkeitsdurchlässige Gateelektrodenschicht
10 gebildet. Eine aus leitendem Material bestehende
Sperrschicht 8 befindet sich zwischen der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung 9 und der Siliciumnitrit-Schicht
7. Die Sperrschicht 8 dient als Hilfselektrode,
die an die feuchtigkeitsempfindliche Einrichtung 9 eine
Driftbeseitigungsspannung legt.
Die feuchtigkeitsempfindliche Einrichtung 9 besteht aus
Polyvinylalkohol oder Zelluloseacetat, welches durch
Backen kristallisiert ist, jedoch kann auch ein anderes
Material gewählt werden, z. B. eine organische oder anorganische
Festelektrolyt-Schicht, eine Metalloxidschicht,
wie z. B. eine Aluminiumoxid-Schicht oder dergleichen. Die
feuchtigkeitsdurchlässige Gateelektrodenschicht 10 besteht
aus einer aufgedampften Goldschicht mit einer
Dicke von etwa 10 nm, ohne daß es jedoch als Beschränkung
anzusehen ist. Die Sperrschicht 8 besteht aus einer
aufgedampften Gold- oder Aluminiumschicht mit einer Dicke
von etwa 200 nm, obschon auch hier eine Beschränkung auf
die genannten Angaben nicht gegeben ist. Die empfindliche
Einrichtung 9 muß nicht eine feuchtigkeitsempfindliche
Einrichtung sein, sondern es kann z. B. auch eine Gas-empfindliche
Einrichtung, eine Ionen-empfindliche Einrichtung
oder eine bezüglich einer anderen chemischen
Substanz empfindliche Einrichtung, eine wärmeempfindliche
Einrichtung, eine lichtempfindliche Einrichtung oder dergleichen
sein. Als FET-Bauelement kann man einen MIS-FET
verwenden.
Fig. 2 zeigt eine äquivalente Schaltung des oben erläuterten
FET-Typ-Feuchtigkeitssensors, wobei die Bezugszeichen
C s und C i elektrostatische Kapazitäten der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung 9 bzw. der Doppelschicht-Gateisolierschicht
100 sind. R L ist ein zu der Drain-Elektrode
3 in Reihe geschalteter Lastwiderstand. R B ist
ein zu der Sperrschicht 8 in Reihe geschalteter Widerstand.
Der erfindungsgemäße FET-Typ-Feuchtigkeitssensor arbeitet
grundsätzlich wie folgt: zur Vereinfachung der Erläuterung
soll zunächst der Fall beschrieben werden, daß die feuchtigkeitsempfindliche
Einrichtung 9 direkt auf der Gate-Isolierschicht
100 ohne die Sperrschicht 8 gebildet ist,
d. h., der Widerstand R B fehlt in der in Fig. 2 gezeigten
äquivalenten Schaltung.
Bei einer an die feuchtigkeitsdurchlässige Gateelektrodenschicht
10 angelegten Spannung V A und einer Schwellenspannung
des FET-Bauelements 11 von V th , läßt sich der Drain-Strom
I D durch folgende Gleichung (1) ausdrücken:
wobei µn die Trägerbeweglichkeit, L und W die Kanallänge
bzw. -breite des FET-Bauelements, und C eine
elektrostatische Kapazität für den Fall ist, daß eine
elektrostatische Kapazität C i der Gate-Isolierschicht
in Reihe zu einer elektrostatischen Kapazität C s der
feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung 9 geschaltet
ist, was durch folgende Gleichung (2) ausgedrückt
wird:
Wenn V A ein konstanter Wert ist, läßt sich also die
Feuchtigkeit als Änderung des Drain-Stroms I D erfassen,
wobei die Änderung der elektrostatischen Kapazität C s der
feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung 9 von der Feuchtigkeit
der Umgebungsatmosphäre abhängt.
Da eine DC-Potentialdifferenz zwischen beiden Seiten
der feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung 9 existiert,
wandern aufgrund eines elektrischen Feldes Verunreinigungen
und/oder Ionen, die in der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung 9 enthalten sind, so daß es zu einer Neuanordnung
und/oder Lokalisierung kommt, die eine spürbare Wirkung
auf die Bauelement-Kennlinie in der Kanalzone des
Feldeffekttransistor-Bauelements haben und eine Änderung
der Schwellenspannung V th und eine Drift der Arbeits-Kennlinie
des FET-Bauelements verursachen, sowie eine Drift
des Ausgangssignals des Feuchtigkeitssensors verursachen.
Für den Fall, daß Verunreinigungen und/oder Ionen in der
Grenzschicht zwischen der feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung
9 und der feuchtigkeitsdurchlässigen Gateelektrodenschicht
10 und/oder der Grenzschicht zwischen der
feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung 9 und der Gate-Isolierschicht
100 enthalten sind, ergibt sich das gleiche
Phänomen. Wie oben beschrieben wurde, läßt sich die Kontaminierung
durch Verunreinigungen und/oder Ionen von der
äußeren Atmosphäre in das Bauelement hinein nicht vermeiden,
und folglich ist die Lösung dieser Probleme von
besonderer Wichtigkeit, wenn man einen zufriedenstellend
arbeitenden FET-Typ-Feuchtigkeitssensor schaffen will.
Um diese Probleme zu lösen und dadurch einen FET-Typ-Feuchtigkeitssensor
zu schaffen, der über einen langen
Zeitraum hinweg stabil arbeiten kann, enthält ein FET-Typ-
Feuchtigkeitssensor gemäß der Erfindung eine leitende
Sperrschicht 8, die sich zwischen der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung 9 und der Gate-Isolierschicht
100 befindet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Sperrschicht
8 ist mit der feuchtigkeitsempfindlichen Gateelektrodenschicht
10 auf der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung 9 über den Widerstand R B verbunden, wie in
Fig. 2 gezeigt ist. Eine Spannung V A , die sich zusammensetzt
aus einer Gleichspannung V A (DC) und einer Wechselspannung
der Frequenz f, die der Gleichspannung überlagert
ist, wird über die feuchtigkeitsdurchlässige Gateelektrodenschicht
10 und die Sperrschicht 8 an die Gate-Isolierschicht
100 und die feuchtigkeitsempfindliche Einrichtung
9 angelegt, um dadurch diesen FET-Typ-Feuchtigkeitssensor
zu betreiben. Ist die Gleichspannung V A (DC)
kleiner als die Stehspannung der Gate-Isolierschicht 100,
und ergibt sich kein Leckstrom durch die Gate-Isolierschicht
100, so wird die an die Sperrschicht 8 angelegte
Gleichspannungskomponente V G (DC) der effektiven Gatespannung
V G gleich der Gleichspannung V A (DC), was dazu
führt, daß zwischen den Oberflächen der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung 9 keine DC-Potentialdifferenz
entsteht, so daß das oben erläuterte Phänomen des
Wanderns von Verunreinigungen und/oder Ionen innerhalb
der feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung 9 und die damit
verbundene Neuordnung und/oder Lokalisation unterdrückt
werden können und zusätzlich die Diffusion dieser Verunreinigung
und/oder Ionen in die Gate-Isolierschicht 100
unterdrückt werden kann mittels der Blockierschicht 8. Da
die Gleichspannung V G (DC) so groß ist wie die Gleichspannung
V A (DC), kann dieser FET-Typ-Feuchtigkeitssensor
selbstverständlich nicht als Feuchtigkeitssensor
betrieben werden, wenn man lediglich die Gleichspannung
V A (DC) anlegt. Die Gleichspannung V A (DC) bewirkt eine
optimale Vorspannung der I D -V G -Kennlinie des FET-Bauelements.
Damit der FET-Typ-Feuchtigkeitssensor tatsächlich als
Feuchtigkeitssensor arbeitet, d. h., die Änderung einer
elektrostatischen Kapazität C S der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung aufgrund der Feuchtigkeit in der
Atmosphäre erfaßt, ist eine Wechselspannung V A (AC)
von Bedeutung.
Wenn der Widerstand R B , dessen Widerstandswert im Vergleich
zu der Impedanz (2π fC S )-1 der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung bei der Frequenz f groß ist, an die
Sperrschicht 8 und die feuchtigkeitsdurchlässige Gateelektrodenschicht
10 angeschlossen ist, ist der Widerstandswert
von R B vernachlässigbar, und man kann die Wechselspannungskomponente
V G (AC) der Gatespannung V G durch
folgende Gleichung (3) ausdrücken:
Dies bedeutet, daß, da V G (AC) mit den Werten der elektrostatischen
Kapazität C s der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung bei Anlegen von V A (AC) mit einer gegebenen
Amplitude schwankt, das für einen Feuchtigkeitssensor benötigte
Ausgangssignal erfaßt werden kann als die Wechselspannungsamplitude
des Drain-Stroms I D . Mithin läßt
sich die Modulation eines von der Source 2 zum Drain 3
bei Anlegen von V A (AC) an die Gateelektrodenschicht 10
fließenden elektrischen Stroms von der leitenden Elektrodenschicht
6 als Meßsignal erfassen.
Fig. 3 zeigt die Ausgangssignal/Luftfeuchtigkeits-Kennlinie,
die experimentell ermittelt wurde, während der
oben erläuterte FET-Typ-Feuchtigkeitssensor unter folgenden
Bedingungen betrieben wurde: die feuchtigkeitsempfindliche
Einrichtung 9 bestand aus einer gebackenen Zelluloseacetat-
Schicht; die Werte der Fest-Widerstände R B und
R L betrugen 10 MΩ bzw. 1 kΩ; V A (DC) = 5 V; und
V A (AC) = 100 mV eff. (10 kHz).
Um die Ausgangssignal-Stabilität des oben erläuterten
FET-Typ-Feuchtigkeitssensors darzustellen, wurde die Beziehung
zwischen der Zeit, in der das FET-Bauelement der
Atmosphäre einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% ausgesetzt
wurde, und dem Ausgangssignal des FET-Feuchtigkeitssensors
untersucht, und wie in Fig. 4 dargestellt
ist, zeigt die Kennlinie A die Drift des Ausgangssignals
des die Blockierschicht 8 enthaltenden Prüf-Sensors, während
die Kennlinie B die Drift des Ausgangssignals des keine
Blockierschicht 8 enthaltenden Kontroll-Sensors darstellt.
Beide Sensoren wurden unter gleichen Betriebs- und
Meßbedingungen untersucht, und ihre Ausgangssignale wurden
dargestellt durch einen relativen Wert auf der Grundlage
des Anfangs-Ausgangswerts. Fig. 4 zeigt, daß die Verwendung
der Sperrschicht 8 in signifikanter Weise wirksam
ist zum Stabilhalten des Ausgangssignals des FET-Typ-Feuchtigkeitssensors
über einen langen Zeitraum hinweg, und
daß die Drainstrom-(I D )-Drainspannungs-(V DS )-Kennlinie,
die Drainstrom-(I D )-Gatespannungs-(V G )-Kennlinie und dergleichen
des FET-Bauelements stabil sind, keiner Drift
unterliegen und eine hervorragende Reproduzierbarkeit
besitzen. Im Gegensatz dazu sind bei fehlender Sperrschicht
8 gemäß Kennlinie B in Fig. 4 sowohl die I D -V DS -Kennlinie
als auch die I C -V G -Kennlinie des FET-Bauelements
starker Drift unterworfen und besitzen eine sehr
schlechte Reproduzierbarkeit. Außerdem läßt sich feststellen,
daß die I D -I DS -Kennlinie und/oder die I D -V G -Kennlinie
sehr stark von der Anfangskennlinie abweichen, auch
wenn das Ein-Aus-Schalten oder die Polarität beim Anlegen
von V G umgekehrt werden. Dieses Phänomen zeigt an, daß das
Wandern und die Verteilung (Neuordnung) von Verunreinigungen
und/oder Ionen in der feuchtigkeitsempfindlichen Einrichtung
und/oder in der Grenzfläche zwischen der feuchtigkeitsempfindlichen
Einrichtung und der Gate-Isolierschicht
durch die Wirkung eines elektrischen Feldes spürbare
Auswirkung auf die Kennlinien des FET-Bauelements
besitzen.
Claims (5)
1. Feldeffekttransistor-Typ-Sensor, bestehend aus einem
Feldeffekttransistor-Bauelement und einer diesem
zugeordneten empfindlichen Einrichtung, die zwischen
einer Gate-Isolierschicht und einer Gate-Elektrode
angeordnet ist und aufgrund einer physikalischen oder
chemischen Wechselwirkung mit einer zu erfassenden
Größe ihre Dielektrizitätskonstante ändert,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Gate-Isolierschicht (100) und der
empfindlichen Einrichtung (9) eine Hilfselektrode (8)
angeordnet ist, und daß mit der Hilfselektrode (8)
ein Widerstand (R B ) verbunden ist, über den die
Hilfselektrode (8) mit einer eine Vorspannung für das
Feldeffekttransistor-Bauelement (11) bewirkenden
Gleichspannung (V A (DC)) beaufschlagbar ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstand (R B ) in Parallelschaltung
zu der empfindlichen Einrichtung (9)
zwischen der Gate-Elektrode (10) und der Hilfselektrode
(8) angeordnet ist.
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die empfindliche
Einrichtung (9) aus einem feuchtigkeitsempfindlichen
Material besteht, das seine elektrostatische Kapazität
mit der Absorption und Desorption von Wasserdampf oder
Feuchtigkeit ändert.
4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die empfindliche Einrichtung (9)
aus einer Zellulosederivat-Schicht, einer Vinylderivat-
Schicht, einer organischen oder anorganischen Festelektrolyt-
Schicht und/oder einer Metalloxid-Schicht
besteht.
5. Verfahren zum Betreiben des Feldeffekttransistortyp-Sensors
nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß
an die Gate-Isolierschicht (100) und an die empfindliche
Einrichtung (9) über die Gate-Elektrode (10) einerseits
und über den Widerstand (R B ) und die Hilfselektrode (8)
andererseits eine Gleichspannung (V A (DC)) sowie eine
dieser überlagerte Wechselspannung (V A (AC)) angelegt
wird, wobei der Widerstand (R B ) mit einem höheren Wert
als der Wert der Wechselstrom-Impedanz der empfindlichen
Einrichtung (9) bei der Frequenz der Wechselspannung
(V A (AC)) gewählt wird und daß als Ausgangssignal eine
sich aufgrund der Wechselspannung (V A (AC)) ergebende
Wechselstromkomponente des Drainstromes des FET-Bauelementes
(11) ermittelt wird.
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