FR2963426A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETECTING GAS - Google Patents

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4141—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for gases

Abstract

Dispositif de détection de gaz comportant un matériau semi-conducteur (100) en contact électrique et revêtu d'un matériau isolant (102) d'une épaisseur prédéfinie au-dessus duquel est appliquée une couche métallique (104) en contact électrique. La couche métallique comporte au moins une ouverture (pores) (106) d'une dimension prédéfinie et en rapport prédéfini avec l'épaisseur du matériau isolant. Le matériau isolant est dégagé au niveau de l'ouverture (au niveau des pores) (106).A gas detection device comprising a semiconductor material (100) in electrical contact and coated with an insulating material (102) of a predefined thickness over which a metal layer (104) is applied in electrical contact. The metal layer has at least one opening (pores) (106) of predefined size and in predefined relationship with the thickness of the insulating material. The insulating material is released at the opening (pore level) (106).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de détection de gaz comprenant : - un matériau semi-conducteur en contact électrique, - au moins un matériau isolant appliqué sur le matériau semi-conducteur, et - une couche métallique de branchement électrique appliquée sur le matériau isolant. L'invention se rapporte également à un procédé de détection de gaz à l'aide d'un dispositif de détection du type défini ci-dessus et enfin l'invention se rapporte à un produit programme d'ordinateur pour la mise en oeuvre d'un dispositif de détection de gaz. Etat de la technique Les composants semi-conducteurs métal-isolant utilisés pour la détection de gaz reposent sur le principe de la condition d'équilibre entre le nombre de molécules adsorbées par une surface de détection et le nombre de molécules contenues dans une unité de volume du gaz à détecter. On cherche pour cela à adsorber un nombre aussi grand que possible de molécules à la surface du détecteur. Cela se fait de manière connue en utilisant des catalyseurs comme électrode de porte. Pour cela on cherche à disposer d'une surface plus importante pour la réaction en répartissant le catalyseur aussi finement que possible à la surface de l'élément de détection. Le document DE 10 2006 048 906 décrit un transistor à 25 effet de champ chimio-actif encore appelé transistor ChemFET ayant une couche métallique poreuse. But de l'invention Vis-à-vis de cet état de la technique la présente invention a pour but de développer un dispositif de détection de gaz ainsi qu'un 30 procédé de détection de gaz et un produit programme d'ordinateur et un détecteur de gaz permettant de simplifier tant la réalisation du détecteur que son utilisation. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un procédé du type 35 défini ci-dessus caractérisé en ce que FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a gas detection device comprising: a semiconductor material in electrical contact, at least one insulating material applied to the semiconductor material, and a metallic layer of electrical connection applied to the insulating material. The invention also relates to a gas detection method using a detection device of the type defined above and finally the invention relates to a computer program product for the implementation of a gas detection device. STATE OF THE ART The metal-insulator semiconductor components used for the detection of gases are based on the principle of the equilibrium condition between the number of molecules adsorbed by a detection surface and the number of molecules contained in one volume unit. gas to be detected. For this purpose, it is sought to adsorb as many molecules as possible to the surface of the detector. This is done in a known manner using catalysts as the gate electrode. For this we seek to have a larger surface for the reaction by distributing the catalyst as finely as possible to the surface of the detection element. DE 10 2006 048 906 discloses a chemo-active field effect transistor also referred to as a ChemFET transistor having a porous metal layer. OBJECT OF THE INVENTION In view of this state of the art, the object of the present invention is to develop a gas detection device as well as a gas detection method and a computer program product and a detector. of gas to simplify both the realization of the detector as its use. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the subject of the invention is a process of the type defined above, characterized in that

2 le matériau isolant a une épaisseur prédéfinie, - la couche métallique a une ouverture de dimension prédéfinie, - la dimension des ouvertures correspond à un rapport prédéfini à l'épaisseur du matériau isolant, et - le matériau isolant est dégagé dans la zone de l'ouverture. L'invention a également pour objet un procédé de détection d'un gaz à l'aide d'un dispositif tel que défini ci-dessus caractérisé par les étapes suivantes : - régler une tension électrique prédéfinie de fonctionnement entre la lo couche métallique et le matériau semi-conducteur, - déterminer la capacité du dispositif autour de la tension du point de fonctionnement pour obtenir une information relative à la capacité, et - déterminer la concentration de gaz et/ ou le type de gaz en utilisant 15 l'information relative à la capacité. L'invention a aussi pour objet un produit programme d'ordinateur mettant en oeuvre un tel procédé et un tel dispositif de détection. Enfin, l'invention se rapporte à un détecteur de gaz 20 équipé d'un dispositif de détection de gaz tel que défini ci-dessus et mettant en oeuvre le procédé de détection ainsi décrit. L'invention repose sur la découverte que la condition d'équilibre à l'adsorption de particules de gaz chargées peut être influencée par une dimension d'ouverture (dimension de pore) 25 avantageuse dans l'électrode-catalyseur d'un détecteur ou capteur de gaz. On peut ainsi influencer différemment la position d'équilibre de molécules à charges positives par rapport à la position d'équilibre de molécules à charges négatives. Cela permet de détecter de manière préférentielle un type d'ions gazeux pour un point de fonctionnement ou 30 en d'autres termes, d'utiliser des points de fonctionnement ayant une sensibilité particulièrement élevée pour une certaine espèce d'ions. L'expression « matériau semi-conducteur » selon la présente invention désigne un corps solide que l'on peut considérer du fait de sa conductivité électrique à la fois comme un conducteur et 35 comme un non conducteur. Le matériau semi-conducteur peut se 2 the insulating material has a predefined thickness, - the metal layer has an aperture of predefined size, - the size of the openings corresponds to a predefined ratio to the thickness of the insulating material, and - the insulating material is released in the area of the 'opening. The subject of the invention is also a method for detecting a gas using a device as defined above characterized by the following steps: setting a predefined operating voltage of operation between the metal layer and the semiconductor material, - determine the capacity of the device around the operating point voltage to obtain capacity information, and - determine the gas concentration and / or gas type using the information relating to the the capacity. The invention also relates to a computer program product implementing such a method and such a detection device. Finally, the invention relates to a gas detector 20 equipped with a gas detection device as defined above and implementing the detection method thus described. The invention is based on the discovery that the equilibrium condition at the adsorption of charged gas particles can be influenced by an advantageous opening size (pore size) in the electrode-catalyst of a detector or sensor gas. The equilibrium position of positive charge molecules with respect to the equilibrium position of negatively charged molecules can thus be influenced differently. This makes it possible to preferentially detect a type of gaseous ion for an operating point or, in other words, to use operating points having a particularly high sensitivity for a certain species of ions. The term "semiconductor material" according to the present invention refers to a solid body that can be considered because of its electrical conductivity both as a conductor and as a non-conductive. The semiconductor material can be

3 trouver à l'état monocristallin, polycristallin ou sous forme amorphe. Le matériau semi-conducteur peut être un substrat recevant d'autres couches. Le matériau semi-conducteur peut être branché électriquement par des contacts de branchement pour échanger des charges électriques avec le matériau semi-conducteur dans le sens allant vers le matériau semi-conducteur ou venant du matériau semi-conducteur. L'expression « matériau isolant » désigne un diélectrique. Le matériau isolant peut être par exemple un oxyde et ne pas conduire les charges électriques. Le matériau isolant peut s'étendre sur une certaine surface du matériau semi-conducteur et être relié à celui-ci par une liaison par la matière. Lorsque le matériau isolant est mis en place il peut réaliser une liaison solidaire avec le matériau semi-conducteur. L'expression « couche métallique » peut désigner une électrode de porte. 3 find in the monocrystalline, polycrystalline or amorphous state. The semiconductor material may be a substrate receiving other layers. The semiconductor material may be electrically connected by branch contacts to exchange electrical charges with the semiconductor material in the direction of the semiconductor material or from the semiconductor material. The term "insulating material" refers to a dielectric. The insulating material may for example be an oxide and not conduct electrical charges. The insulating material may extend over a certain surface of the semiconductor material and be connected thereto by bonding by the material. When the insulating material is put in place, it can form a solid connection with the semiconductor material. The term "metal layer" may refer to a gate electrode.

La couche métallique peut être reliée solidairement notamment par une liaison par la matière avec le matériau isolant. La couche métallique peut avoir des propriétés catalytiques c'est-à-dire que la couche métallique peut modifier le mécanisme d'une réaction chimique pour modifier l'énergie d'activation de la réaction chimique. La couche métallique peut avoir des propriétés catalytiques sélectives c'est-à-dire qu'elle peut accélérer certaines réactions préférentielles. La couche métallique peut conduire des charges électriques. La couche métallique peut comporter des ouvertures et elle peut couvrir incomplètement le matériau isolant. Les ouvertures peuvent avoir une certaine dimension (ou dimension de pore). Les ouvertures peuvent avoir des dimensions comprises entre la taille d'une molécule et plusieurs centaines de nanomètres. La dimension des ouvertures est dans un rapport prédéfini avec l'épaisseur du matériau isolant. Par exemple la dimension de pore d'un ensemble de pores ou d'ouvertures peut correspondre à des dimensions dans une plage comprise entre l'épaisseur du matériau isolant et un multiple de l'épaisseur du matériau isolant. Les ouvertures ou pores de la couche métallique peuvent être par exemple plus grandes que l'épaisseur de la couche d'isolant. Les ouvertures de la couche métallique peuvent s'étendre à la The metal layer may be integrally connected in particular by a connection by the material with the insulating material. The metal layer may have catalytic properties, i.e., the metal layer may modify the mechanism of a chemical reaction to modify the activation energy of the chemical reaction. The metal layer may have selective catalytic properties, that is to say it may accelerate certain preferential reactions. The metal layer can conduct electrical charges. The metal layer may have openings and may incompletely cover the insulating material. The openings may have a certain size (or pore size). The openings may have dimensions between the size of a molecule and several hundred nanometers. The size of the openings is in a predefined ratio with the thickness of the insulating material. For example, the pore size of a set of pores or openings may correspond to dimensions in a range between the thickness of the insulating material and a multiple of the thickness of the insulating material. The openings or pores of the metal layer may for example be larger than the thickness of the insulating layer. The openings of the metal layer may extend to

4 surface du matériau isolant jusqu'à l'atmosphère ambiante. Le matériau isolant est ainsi dégagé vis-à-vis de l'atmosphère. La combinaison des éléments décrite ci-dessus peut se désigner par l'expression "structure semi-conducteur-métal-isolant". Les caractéristiques de catalyseur de la couche métallique permettent de transformer en ions certains composants gazeux contenus dans le gaz ambiant en ions. Les ouvertures ou pores peuvent adsorber des molécules de gaz porteur de charges sur le matériau isolant ; la charge de ces molécules ainsi adsorbée engendre une réaction dans le matériau semi-conducteur a un rapport optimum entre la dimension des pores (dimensions des ouvertures) et l'épaisseur de l'isolant la surface de l'isolant on pourra ainsi adsorber une quantité particulièrement importante d'ions gazeux sous la forme de cations ou d'anions c'est-à-dire de particules à charge positive ou négative. Il en résulte un renforcement de la réaction dans le matériau semi-conducteur et une meilleure détection des molécules de gaz. L'expression « tension de fonctionnement » désigne une tension électrique nécessaire au fonctionnement du dispositif en un point de fonctionnement. La tension du point de fonctionnement est appliquée entre la couche métallique et le matériau semi-conducteur ; l'effet de champ électrique influence la répartition des porteurs de charges dans le dispositif. La modification de la répartition des porteurs de charges engendre une modification de la capacité du dispositif. La capacité se détermine en utilisant des procédés connus. A titre d'exemple, la réaction du dispositif à l'application d'une tension alternative autour de la tension du point de fonctionnement permet de tirer des conclusions relatives à la capacité existant réellement. La concentration du gaz peut correspondre à une composante d'un gaz contenu dans l'atmosphère ambiante ou dans l'air ambiant ou dans un mélange gazeux. Plus forte est la concentration et plus élevé sera le taux d'adsorption sur le matériau isolant. Les porteurs de charges des ions ou particules adsorbés produisent une modification de la capacité du dispositif. Selon la nature des porteurs de charges on déterminera un certain type de gaz, les particules adsorbées par la couche d'isolant étant ionisées de manière positive ou négative. La variation de la capacité du dispositif peut être une mesure de la concentration du gaz dans l'environnement autour du dispositif permettant la détection du gaz. Pour une certaine tension du point de fonctionnement, le taux d'adsorption pour des particules de gaz à charge positive et leur effet 5 électrostatique pourra être différent du taux d'adsorption de particules de gaz à charge négative et à leur effet électrostatique. Par le choix du point de fonctionnement ou de la tension du point de fonctionnement on peut influencer la sensibilité du dispositif vis-à-vis des ions positifs ou des ions négatifs. 4 surface of the insulating material to the ambient atmosphere. The insulating material is thus released vis-à-vis the atmosphere. The combination of the elements described above can be referred to as "semiconductor-metal-insulator structure". The catalyst characteristics of the metal layer make it possible to convert certain gaseous components contained in the ambient gas into ions. The openings or pores can adsorb charge-bearing gas molecules onto the insulating material; the charge of these molecules thus adsorbed generates a reaction in the semiconductor material at an optimum ratio between the pore size (dimensions of the openings) and the thickness of the insulator the surface of the insulator can thus adsorb a quantity particularly important of gaseous ions in the form of cations or anions that is to say particles with positive or negative charge. This results in a reinforcement of the reaction in the semiconductor material and a better detection of the gas molecules. The expression "operating voltage" refers to an electrical voltage necessary for the operation of the device at an operating point. The operating point voltage is applied between the metal layer and the semiconductor material; the electric field effect influences the distribution of charge carriers in the device. The modification of the distribution of the carriers of loads causes a modification of the capacity of the device. The capacity is determined using known methods. By way of example, the reaction of the device with the application of an alternating voltage around the operating point voltage makes it possible to draw conclusions relating to the actual capacity. The concentration of the gas may correspond to a component of a gas contained in the ambient atmosphere or in the ambient air or in a gaseous mixture. The higher the concentration and the higher the adsorption rate on the insulating material. The charge carriers of the ions or adsorbed particles produce a change in the capacitance of the device. Depending on the nature of the charge carriers, a certain type of gas will be determined, the particles adsorbed by the insulating layer being ionized positively or negatively. The variation of the device capacity may be a measure of the concentration of gas in the environment around the gas detection device. For some point-of-operation voltage, the adsorption rate for positively charged gas particles and their electrostatic effect may be different from the adsorption rate of negatively charged gas particles and their electrostatic effect. By the choice of the operating point or the operating point voltage, the sensitivity of the device to positive ions or negative ions can be influenced.

L'expression « détecteur de gaz » selon la présente invention désigne un appareil électrique qui traite les signaux fournis par un capteur et génère des signaux de commande en fonction des signaux du capteur. Le détecteur de gaz peut comporter une interface sous forme câblée et/ou sous forme de programme. Dans le cas d'une réalisation sous forme câblée, l'interface peut faire partie par exemple d'un système ASIC (circuit dédié) qui comporte différentes fonctions du détecteur de gaz. Il est également possible que les interfaces comportent des circuits propres, intégrés et se composent au moins en partie de composants discrets. Dans le cas d'une réalisation sous la forme d'un programme, les interfaces peuvent être des modules de programme qui se trouvent par exemple dans un micro contrôleur à côté d'autres modules de programme. Selon un autre développement, l'épaisseur du matériau isolant est inférieure à la dimension des pores. Ainsi pour des tensions de point de fonctionnement déterminées, appliquées le taux d'adsorption et l'effet électrostatique vis-à-vis d'ions gazeux positifs seront différents de ceux d'ions gazeux négatifs. Cela permet la présélection d'une sensibilité pour un certain type de gaz. En outre la dimension des pores peut varier dans une plage de tolérance prédéfinie autour d'une dimension moyenne de pores. Grâce à une faible plage de tolérance, malgré les imprécisions de fabrication on aura néanmoins une répartition suffisamment régulière des pores pour obtenir des résultats de mesure suffisamment précis. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le matériau semi-conducteur est un matériau semi-conducteur dopé. Les The term "gas detector" according to the present invention refers to an electrical apparatus which processes the signals provided by a sensor and generates control signals according to the signals of the sensor. The gas detector may comprise an interface in wired form and / or in the form of a program. In the case of a realization in hard-wired form, the interface may be part of, for example, an ASIC system (dedicated circuit) which comprises various functions of the gas detector. It is also possible that the interfaces have their own integrated circuits and consist at least in part of discrete components. In the case of a realization in the form of a program, the interfaces may be program modules which are for example in a microcontroller next to other program modules. According to another development, the thickness of the insulating material is smaller than the pore size. Thus, for determined operating point voltages, the adsorption rate and the electrostatic effect vis-à-vis positive gas ions will be different from those of negative gaseous ions. This allows the preselection of a sensitivity for a certain type of gas. In addition, the pore size may vary within a predefined tolerance range around an average pore size. Thanks to a small tolerance range, despite manufacturing inaccuracies, there will nevertheless be a sufficiently regular distribution of the pores to obtain sufficiently precise measurement results. According to another characteristic of the invention, the semiconductor material is a doped semiconductor material. The

6 propriétés électriques du matériau semi-conducteur peuvent être influencées par le dopage pour réaliser les propriétés souhaitées. Par un dopage on peut charger la matière première avec des atomes étrangers qui génèrent une certaine conductivité électrique. Le dopage peut être un dopage de type (p) et/ou un dopage de type (n). En particulier en combinant un certain dopage à un certain point de fonctionnement on règle de manière précise les sensibilités du dispositif. Selon un autre développement de l'invention, le procédé comprend une étape d'adaptation de la tension du point de fonctionnement à l'information relative à la capacité pour adapter la capacité du dispositif à une capacité prédéfinie et/ou souhaitée. Par la régulation de la capacité sur une capacité prédéfinie et/ou souhaitée on pourra régler un point de fonctionnement, une sensibilité différente vis-à-vis des molécules gazeuses à charge positive ou négative. The electrical properties of the semiconductor material can be influenced by doping to achieve the desired properties. By doping we can charge the raw material with foreign atoms that generate a certain electrical conductivity. The doping may be type doping (p) and / or type (n) doping. In particular by combining a certain doping at a certain point of operation, the sensitivities of the device are precisely regulated. According to another development of the invention, the method comprises a step of adapting the operating point voltage to the information relating to the capacity to adapt the capacity of the device to a predefined and / or desired capacity. By regulating the capacity on a predefined and / or desired capacity, it will be possible to regulate a point of operation, a different sensitivity vis-à-vis the gaseous molecules with positive or negative charge.

En outre le procédé comprend une étape consistant à alterner pour passer sur un point de fonctionnement alternatif auquel est associée une autre tension de point de fonctionnement prédéfini et/ou une autre capacité prédéfinie ou souhaitée. Le point de fonctionnement alternatif se caractérise ainsi par une autre tension de point de fonctionnement (tension alternative de point de fonctionnement) entre la couche métallique et le matériau semi-conducteur par rapport à celle du point de fonctionnement précédent. Grâce à l'utilisation d'un autre point de fonctionnement, un unique capteur peut simplement par commutation de la sensibilité vis-à-vis d'un certain type de gaz ou des types de gaz différents, assurer la fonction d'un autre capteur. Cela permet de réduire la consommation en énergie ainsi que la place et la matière nécessaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans l'étape de détermination on peut utiliser une courbe tension/capacité prédéfinie représentant un ensemble de paires de valeurs et à chaque paire de valeurs est associée une tension prédéfinie de point de fonctionnement et une capacité correspondante prédéfinie pour une certaine concentration de gaz et/ou un certain type de gaz appliqué au dispositif. Grâce à la courbe prédéfinie, enregistrée, le procédé décrit ci- dessus pourra utiliser pratiquement n'importe quel point de la courbe. In addition, the method includes a step of alternating to an alternative operating point with another predefined operating point voltage and / or other predefined or desired capability. The alternative operating point is thus characterized by another operating point voltage (operating point alternating voltage) between the metal layer and the semiconductor material with respect to that of the previous operating point. Thanks to the use of another operating point, a single sensor can simply switch the sensitivity to a certain type of gas or different types of gas, ensure the function of another sensor . This reduces the energy consumption and the space and material required. According to another characteristic of the invention, in the determination step a predefined voltage / capacitance curve representing a set of pairs of values can be used and each pair of values is associated with a predefined operating point voltage and a corresponding capacitance. predefined for a certain concentration of gas and / or a certain type of gas applied to the device. Thanks to the predefined, recorded curve, the method described above can use virtually any point of the curve.

7 La sélection d'un point de fonctionnement approprié peut se faire en fonction de consignes relatives aux problèmes de mesures à réaliser. De manière avantageuse l'invention se rapporte également à un produit programme d'ordinateur comme indiqué ci-dessus, avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine telle qu'une mémoire semi-conductrice, une mémoire en forme de disque dur ou une mémoire optique qui est utilisée pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des formes de réalisation décrites, lorsque le programme est exécuté par un appareil de commande, un dispositif de détection de gaz ou un détecteur de gaz. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de dispositif de détection de gaz, le procédé de détection de gaz à l'aide d'un tel dispositif et d'un détecteur de gaz équipé d'un dispositif de détection selon l'invention, représentés dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif de détection de gaz à structure MIS, - la figure 2 montre un schéma d'un exemple de réalisation du procédé de l'invention, - la figure 3 est un diagramme représentant la caractéristique d'une structure MIS selon l'état de la technique, - la figure 4 montre un diagramme d'une caractéristique d'un exemple de réalisation d'une structure MIS selon la présente 25 invention, - la figure 5 est un diagramme d'une caractéristique d'un exemple de réalisation d'une structure MIS ayant une autre dimension de pore, et - la figure 6 montre un diagramme de la courbe de capacité lorsqu'on 30 applique différentes tensions, pour l'adsorption de particules de différents types de gaz à un dispositif de détection de gaz selon un exemple de réalisation de la présente invention. 7 The selection of an appropriate operating point can be done according to instructions concerning measurement problems to be carried out. Advantageously, the invention also relates to a computer program product as indicated above, with a program code recorded on a machine readable medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory which is used for carrying out the method according to one of the described embodiments, when the program is executed by a control apparatus, a gas detection device or a gas detector. Drawings The present invention will be described in more detail below with the aid of gas detection device examples, the gas detection method using such a device and an equipped gas detector. of a detection device according to the invention, represented in the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of a gas detection device with MIS structure, - the FIG. 2 shows a diagram of an exemplary embodiment of the method of the invention; FIG. 3 is a diagram representing the characteristic of a MIS structure according to the state of the art; FIG. 4 shows a diagram of FIG. a feature of an exemplary embodiment of an MIS structure according to the present invention; FIG. 5 is a diagram of a feature of an exemplary embodiment of an MIS structure having another pore size, and Figure 6 shows a diagram This is because of the difference in capacitance curve when applying different voltages for the adsorption of particles of different types of gases to a gas detection device according to an embodiment of the present invention.

8 Description de modes de réalisation de l'invention Par convention dans la description de l'invention on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments ou des éléments analogues dans les différentes figures. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION By convention in the description of the invention, the same references will be used to designate the same elements or similar elements in the different figures.

Il convient également de remarquer que la description de l'invention sera faite ci-après en évoquant différentes mesures et dimensions sans que celles-ci ne constituent des limites à l'invention. Les détecteurs de gaz à semi-conducteur à effet de champ peuvent être par exemple des structures de semi-conducteur métal-isolant encore appelées des structures MIS ou capacités MIS. La coopération entre le gaz analysé et l'électrode métallique à effet catalytique, poreuse, génère des produits de réaction chargés électriquement qui peuvent être adsorbés à la surface du capteur. Leur champ électrique modifie la concentration des porteurs de charges dans le semi-conducteur et modifie ainsi le signal du capteur. Il est connu que la porosité de l'électrode métallique favorise la sensibilité du détecteur. Les spécialistes supposent que les limites entre les trois phases c'est-à-dire la phase gazeuse et la surface du métal ainsi que celle de l'isolant permettent d'avoir une sensibilité vis-à-vis de différentes espères de gaz. Pour accentuer la sélectivité vis-à-vis des gaz sélectionnés les essais faits jusqu'alors modifient en général les matériaux utilisés pour le détecteur. Modifier le métal de l'électrode poreuse modifie par exemple l'activité catalytique et augmente ou freine ainsi la formation de produits de réaction donnant le signal. Toutefois la présente invention montre pour la première fois que l'on peut également accentuer la sélectivité par le choix approprié de la géométrie des composants. Il en résulte un détecteur de gaz à effet de champ dont le réglage de la sensibilité se fait par le paramètre porosité et le paramètre épaisseur de l'isolant. Un tel dispositif peut être réalisé par exemple sous la forme d'un transistor à effet de champ chimio-sensible encore appelé en abrégé transistor ChemFET. La sensibilité vis-à-vis de certaines espèces de gaz est accentuée grâce à la solution développée selon l'invention en ce que l'on choisit la conception du détecteur pour que la taille moyenne des pores de l'électrode métallique poreuse à It should also be noted that the description of the invention will be made hereinafter by referring to different measures and dimensions without these being limits to the invention. Field effect semiconductor gas detectors may be, for example, metal-insulator semiconductor structures also referred to as MIS structures or MIS capabilities. The cooperation between the analyzed gas and the porous catalytically active metal electrode generates electrically charged reaction products that can be adsorbed on the surface of the sensor. Their electric field changes the concentration of the charge carriers in the semiconductor and thus modifies the signal of the sensor. It is known that the porosity of the metal electrode promotes the sensitivity of the detector. The specialists assume that the boundaries between the three phases, that is to say the gaseous phase and the surface of the metal as well as that of the insulator, make it possible to have a sensitivity with respect to different gas expectations. In order to accentuate the selectivity with respect to the gases selected, the tests made up to now generally modify the materials used for the detector. For example, modifying the metal of the porous electrode modifies the catalytic activity and increases or slows the formation of reaction products giving the signal. However, the present invention shows for the first time that one can also increase the selectivity by the appropriate choice of the geometry of the components. This results in a field-effect gas detector whose sensitivity is adjusted by the porosity parameter and the thickness parameter of the insulation. Such a device can be made for example in the form of a chemosensitive field effect transistor also abbreviated transistor ChemFET. The sensitivity towards certain species of gas is accentuated by the solution developed according to the invention in that the design of the detector is chosen so that the average pore size of the porous metal electrode to

9 nanostructure et l'épaisseur des couches d'isolation qui se trouvent en dessous soient dans un rapport approprié. La figure 1 est une vue en coupe d'un exemple de réalisation d'une structure de semi-conducteur métal isolant comme dispositif de détection de gaz. Un matériau semi-conducteur dopé 100 sert de matériau de support pour un matériau isolant 102. Une couche métallique 104 est appliquée sur le matériau isolant 102. La couche métallique 104 comporte des pores 106 arrivant jusqu'au matériau isolant 102 ; ces pores sont également appelés ouvertures. La grande surface de la couche métallique 104 arrive en contact avec le gaz à détecter. Comme la couche métallique 104 peut avoir des propriétés catalytiques, le gaz réagit sur le catalyseur et se décompose en différents composants chargés électriquement. Ces composants porteurs de charges peuvent à leur arrivée à travers les pores 106 sur le matériau isolant 102 s'accumuler sur le matériau isolant 102 et sur la couche métallique 104 par adsorption. Les charges des porteurs de charges agissent par un effet de champ électrique et déplacent les porteurs de charges du matériau semi-conducteur 100. Les porteurs de charges positifs sur le matériau isolant 102 dans les pores 106 attirent les porteurs de charges négatifs dans le matériau semi-conducteur 100 ; inversement les porteurs de charges négatifs sur le matériau isolant 102 dans les pores 106 attirent les porteurs de charges positifs du matériau semi-conducteur 100. La couche formée par le matériau isolant peut se composer de plusieurs couches partielles avec des matériaux isolants différents. Pour cela on utilise le fait que des matériaux isolants différents ont un comportement différent vis-à-vis de l'adsorption des particules de gaz et ainsi le détecteur de gaz aura un comportement capacitif différent pour différents types de gaz ou différentes concentrations de gaz. The nanostructure and the thickness of the insulation layers below are in an appropriate ratio. Figure 1 is a sectional view of an exemplary embodiment of an insulating metal semiconductor structure as a gas detection device. A doped semiconductor material 100 serves as a support material for an insulating material 102. A metal layer 104 is applied to the insulating material 102. The metal layer 104 has pores 106 extending to the insulating material 102; these pores are also called openings. The large surface of the metal layer 104 comes into contact with the gas to be detected. Since the metal layer 104 may have catalytic properties, the gas reacts on the catalyst and decomposes into different electrically charged components. These charge-carrying components may upon their arrival through the pores 106 on the insulating material 102 accumulate on the insulating material 102 and on the metal layer 104 by adsorption. The charges of the charge carriers act by an electric field effect and displace the charge carriers of the semiconductor material 100. The positive charge carriers on the insulating material 102 in the pores 106 attract the negative charge carriers in the semiconductor material. -conductor 100; conversely, the negative charge carriers on the insulating material 102 in the pores 106 attract the positive charge carriers of the semiconductor material 100. The layer formed by the insulating material may consist of several partial layers with different insulating materials. For this it is used that different insulating materials have a different behavior vis-à-vis the adsorption of gas particles and thus the gas detector will have a different capacitive behavior for different types of gas or different gas concentrations.

La couche métallique 104, le matériau isolant 102 et le matériau semi-conducteur 100 fonctionnent comme un condensateur. Les porteurs de charges du matériau semi-conducteur 100 sont déplacés lorsqu'on applique une tension entre la couche métallique 104 et le matériau semi-conducteur 100. La mobilité suppose une variation de la capacité du condensateur obtenu, par la variation de la distance The metal layer 104, the insulating material 102 and the semiconductor material 100 function as a capacitor. The charge carriers of the semiconductor material 100 are displaced when a voltage is applied between the metal layer 104 and the semiconductor material 100. The mobility assumes a variation of the capacity of the capacitor obtained, by the variation of the distance

10 des porteurs de charges sur les deux côtés du matériau isolant 102. La capacité du condensateur dépendant de l'amplitude de la tension appliquée autour du point la tension et la capacité sont liées par une relation non linéaire. 10 of the charge carriers on both sides of the insulating material 102. The capacity of the capacitor depending on the amplitude of the voltage applied around the point the voltage and capacitance are related by a non-linear relationship.

La figure 2 montre un procédé 200 de détection de gaz avec un dispositif de détection de gaz selon un exemple de réalisation de la présente invention. Le procédé 200 comprend une étape 210 consistant à établir une tension de travail prédéfinie entre la couche métallique du dispositif et le matériau semi-conducteur. Le procédé comprend une étape 220 consistant à déterminer la capacité du dispositif. Dans l'étape 220 on détermine une information relative à la capacité du dispositif. Dans une étape 230 on détermine la concentration du gaz et/ ou le type de gaz en utilisant l'information relative à la capacité obtenue à l'étape 220 pour déterminer la concentration de gaz et/ou le type de gaz détecté. La figure 3 montre la courbe caractéristique idéale entre la tension appliquée V et la capacité C d'une structure de semi- conducteur métal-isolant (MIS). En abscisses on a représenté la tension V dans le sens croissant. L'origine du système de coordonnées n'est pas représentée mais elle se trouve sensiblement au milieu de l'axe des abscisses. En ordonnées on a représenté la capacité C dans le sens croissant. La courbe représentant la caractéristique commence par des valeurs de tension négatives pour une valeur minimale de capacité Cmin. Dans la première plage de tension croissante, la courbe ne varie pas ou ne présente qu'une variation minimale de la capacité. A partir d'une certaine valeur de la tension la courbe monte pratiquement de façon rectiligne jusqu'à une valeur maximale de la capacité Cis. La courbe ne présente un arrondi que dans les zones transitoires. Dans le segment de courbe suivant, la capacité C ne varie pas ou ne varie que de façon minimale pour la tension croissante. Le début de la montée se fait pratiquement au passage de la valeur nulle de la tension. Différentes combinaisons de matériaux donnent d'autres formes de valeur de tension. Sous l'effet d'une arrivée de porteurs de charges positifs (explicité par la référence Q+ à la figure 3) résultant de l'accumulation de gaz ionisé sur le côté métal de l'isolant (c'est-à-dire le côté portant Figure 2 shows a gas detection method 200 with a gas detection device according to an exemplary embodiment of the present invention. The method 200 comprises a step 210 of establishing a predefined working voltage between the metal layer of the device and the semiconductor material. The method includes a step 220 of determining the capacity of the device. In step 220, information relating to the capacity of the device is determined. In a step 230 the concentration of the gas and / or the type of gas is determined using the capacity information obtained in step 220 to determine the gas concentration and / or the type of gas detected. Figure 3 shows the ideal characteristic curve between applied voltage V and capacitance C of a metal-insulator semiconductor (MIS) structure. On the abscissa, the voltage V is shown in the increasing direction. The origin of the coordinate system is not shown, but it is substantially in the middle of the abscissa axis. The ordinate shows the capacitance C in the increasing direction. The curve representing the characteristic begins with negative voltage values for a minimum capacitance value Cmin. In the first increasing voltage range, the curve does not vary or has only a minimal variation in capacity. From a certain value of the voltage the curve rises almost rectilinearly up to a maximum value of the capacitance Cis. The curve has a rounding only in transient zones. In the following curve segment, the capacitance C does not vary or varies only minimally for the increasing voltage. The beginning of the rise is practically at the passage of the zero value of the tension. Different combinations of materials give other forms of tension value. Under the effect of an arrival of positive charge carriers (explained by the reference Q + in Figure 3) resulting from the accumulation of ionized gas on the metal side of the insulator (that is to say the side wearing

11 l'électrode de métal ou la couche de métal) la partie croissante de la courbe se déplace pratiquement parallèlement dans le sens des valeurs de tension décroissantes. Ce décalage (translation) est représenté par une courbe en trait interrompu. 11 the metal electrode or the metal layer) the increasing part of the curve moves substantially parallel in the direction of decreasing voltage values. This offset (translation) is represented by a broken line.

Une arrivée de porteurs de charges négatifs sur le côté métal de l'isolant n'est pas représentée. Dans ce cas la courbe se décale pratiquement parallèlement dans la direction des valeurs croissantes de la tension. Dans la zone rectiligne, croissant fortement, de la courbe caractéristique on a de préférence une plage 300 correspondant au point de travail. Si l'on règle la tension de travail dans cette plage 300, une accumulation de porteurs de charges sur le côté de détection de la structure de semi-conducteur métal-isolant produira une variation pratiquement proportionnelle de la capacité de la structure. L'amplitude de la variation est une mesure de la concentration des porteurs de charges. La concentration des porteurs de charges est elle-même une mesure de la concentration du gaz à détecter dans l'air ambiant. En d'autres termes la figure 3 montre une courbe capacité/tension d'une structure de semi-conducteur métal-isolant ayant une électrode métallique poreuse. La mesure des signaux de capteurs dépendant du gaz sur la structure de semi-conducteur métal-isolant (structure MIS) se fait par une mesure de capacité. En modifiant la tension de polarisation entre l'électrode métallique et le substrat semi-conducteur on peut régler les plages d'enrichissement, d'appauvrissement et d'inversion comme le montre la figure 3. Dans le cas d'une structure MIS avec un matériau semi-conducteur à dopage n, pour des tensions de polarisation positives appliquées au semi-conducteur, la surface au niveau de l'isolant sera enrichie avec des porteurs de charges majoritaires de sorte qu'on mesure en fait la capacité du matériau isolant. Cette opération est appelée accumulation. An arrival of negative charge carriers on the metal side of the insulator is not shown. In this case the curve shifts substantially parallel in the direction of the increasing values of the voltage. In the rectilinear zone, increasing strongly, of the characteristic curve one preferably has a range 300 corresponding to the working point. If the operating voltage in this range 300 is set, an accumulation of charge carriers on the sensing side of the metal-insulator semiconductor structure will produce a substantially proportional change in the capacity of the structure. The amplitude of the variation is a measure of the concentration of the charge carriers. The concentration of the charge carriers is itself a measure of the concentration of the gas to be detected in the ambient air. In other words, FIG. 3 shows a capacitance / voltage curve of a metal-insulator semiconductor structure having a porous metal electrode. The measurement of the gas-dependent sensor signals on the metal-insulator semiconductor structure (MIS structure) is done by a capacitance measurement. By modifying the bias voltage between the metal electrode and the semiconductor substrate, the enrichment, depletion and inversion ranges can be adjusted as shown in FIG. 3. In the case of an MIS structure with a n-doped semiconductor material, for positive bias voltages applied to the semiconductor, the surface at the insulator will be enriched with majority charge carriers so that the capacitance of the insulating material is actually measured. This operation is called accumulation.

Si l'on diminue la tension de polarisation vers les valeurs négatives, la surface du semi-conducteur s'appauvrit en porteurs de charges de sorte que se développe une zone de charge d'espace qui est détectée par une diminution de la capacité totale mesurée. Cette opération est appelée appauvrissement. Pour des tensions de polarisation fortement négatives les porteurs de charges minoritaires s'accumulent à la surface du semi- If the bias voltage is decreased to the negative values, the semiconductor surface becomes depleted in charge carriers so that a space charge area is developed which is detected by a decrease in the total measured capacitance. . This operation is called depletion. For strongly negative bias voltages the minority charge carriers accumulate on the surface of the semiconductor

12 conducteur. Cette opération est appelée inversion. Globalement on obtient la courbe capacité/tension représentée à la figure 3. L'application d'un gaz produit un décalage horizontal de la courbe capacité/tension. Si des espèces de gaz à charge positive sont adsorbées à la surface du détecteur, la courbe se déplace dans la direction des tensions de polarisation négatives (dans la figure il s'agit d'un déplacement vers la gauche) alors que pour l'adsorption d'espèces de gaz à charge négative, le décalage se fait vers les tensions de polarisation positive (à la figure il s'agit d'un décalage vers la droite ; celui-ci n'est pas représenté). La figure 4 montre les courbes caractéristiques calculées pour un exemple de réalisation d'une structure semi-conducteur métal-isolant selon l'invention. En abscisses on a représenté la tension croissante U en unité V. L'origine correspond à la tension -2V ; la valeur maximale de la tension est égale à +5V. En ordonnées on a représenté une grandeur sans dimension, concernant la capacité C. A l'origine on a la valeur minimale de la capacité 0,25 ; la valeur maximale de la capacité est 4,75. - La courbe 400 en trait plein représente la courbe de la 20 tension/capacité sans que la capacité ne soit influencée par des ions de gaz sur le détecteur. - La courbe 402 représentée en trait interrompu correspond à la relation tension/capacité avec des ions positifs de gaz accumulés dans les pores du capteur. 25 - La courbe 404 représentée en pointillés donne la tension/capacité pour des ions négatifs de gaz accumulés dans les pores du capteur. La courbe caractéristique 400 porte deux points de fonctionnement 406 et 408. La courbe caractéristique 400 commence pour une tension de -2V avec une valeur de capacité égale à 0,75. Cette 30 valeur de capacité 0,75 reste pratiquement constante jusqu'à une tension de +0,8V. Dans la plage comprise entre +1V et +2V la courbe caractéristique 400 augmente fortement pour atteindre une valeur de capacité de 3,75 et dans la plage comprise entre +2V et +5V, la courbe augmente de manière asymptotique avec une valeur de capacité de 35 4,25. 12 driver. This operation is called inversion. Overall, the capacitance / voltage curve shown in FIG. 3 is obtained. The application of a gas produces a horizontal shift of the capacitance / voltage curve. If positively charged gas species are adsorbed on the surface of the detector, the curve moves in the direction of the negative bias voltages (in the figure it is a leftward shift) while for the adsorption of negatively charged gas species, the shift is towards positive bias voltages (in the figure it is a shift to the right, this is not shown). FIG. 4 shows the characteristic curves calculated for an exemplary embodiment of a metal-insulator semiconductor structure according to the invention. On the abscissa, the increasing voltage U is represented in unit V. The origin corresponds to the voltage -2V; the maximum value of the voltage is + 5V. On the ordinate, a dimensionless quantity is represented concerning the capacitance C. At the beginning, the minimum value of the capacitance 0.25 is given; the maximum value of the capacity is 4.75. Curve 400 in full line represents the curve of voltage / capacitance without the capacitance being influenced by gas ions on the detector. Curve 402 shown in broken lines corresponds to the voltage / capacitance relationship with positive ions of gas accumulated in the pores of the sensor. Curve 404 shown in dashed lines gives the voltage / capacitance for negative ions of gas accumulated in the pores of the sensor. The characteristic curve 400 carries two operating points 406 and 408. The characteristic curve 400 starts with a voltage of -2V with a capacitance value equal to 0.75. This capacitance value 0.75 remains substantially constant up to a voltage of + 0.8V. In the range between + 1V and + 2V the characteristic curve 400 increases sharply to reach a capacitance value of 3.75 and in the range between + 2V and + 5V, the curve increases asymptotically with a capacitance value of 35 4.25.

13 La courbe caractéristique 402 coïncide avec la courbe caractéristique 400 jusqu'à une valeur de tension de 0,2V. Pour environ 0,2V elle augmente fortement et pour une tension de +2V elle a pratiquement le même tracé que la courbe caractéristique 400. Dans la zone autour de la tension +1V, la courbe caractéristique 402 présente une forme aplatie accentuée. Il en résulte une forte augmentation de la distance par rapport à la courbe 400 dans la plage comprise entre les valeurs de capacité 0,75 et 2,75. La courbe caractéristique 404 coïncide pratiquement avec la courbe 400 jusqu'à une valeur de tension de IV. Jusqu'à la valeur de tension de 1,5V, la courbe 404 a une croissance plus plate que la courbe 400 et jusqu'à la valeur de tension d'environ 1,8 elle est parallèle à la courbe 400. A partir de la valeur de tension d'environ 1,8, la courbe 404 a un coude atténué vers les valeurs de tension élevées de sorte que dans la zone comprise entre les valeurs de capacité de 2,5 et environ 4, la distance entre la courbe caractéristique 400 et la courbe caractéristique 404 sera augmentée. Entre la valeur de tension de 2,5V et approximativement 4V, la courbe 404 a une croissance asymptotique plus plate pour atteindre la valeur de capacité 4,25 que la courbe 400. The characteristic curve 402 coincides with the characteristic curve 400 up to a voltage value of 0.2V. For about 0.2 V it increases sharply and for a voltage of + 2V it has almost the same pattern as the characteristic curve 400. In the area around the voltage + 1V, the characteristic curve 402 has a flattened form accentuated. This results in a sharp increase in the distance from curve 400 in the range between capacity values 0.75 and 2.75. The characteristic curve 404 substantially coincides with the curve 400 to a voltage value of IV. Up to the voltage value of 1.5V, the curve 404 has a flatter growth than the curve 400 and up to the voltage value of about 1.8 it is parallel to the curve 400. From the voltage value of about 1.8, the curve 404 has an attenuated bend toward the high voltage values so that in the area between the capacitance values of 2.5 and about 4, the distance between the characteristic curve 400 and the characteristic curve 404 will be increased. Between the voltage value of 2.5V and approximately 4V, the curve 404 has a flatter asymptotic growth to reach the capacitance value 4.25 than the curve 400.

Le premier point de fonctionnement 406 se trouve sur la courbe 400 à une valeur de capacité de 1,5. Sans l'action des particules de gaz chargées sur le capteur, le premier point de fonctionnement 406 correspond à une tension de 1,3V. Pour une concentration prédéfinie d'ions gazeux à charge positive sur le capteur la valeur de tension au point de fonctionnement diminue pour une même capacité jusqu'à 0,6V. Pour une concentration prédéfinie d'ions gazeux à charge négative sur le capteur, la valeur de la tension au point de fonctionnement augmente à 1,7V, la capacité restant constante. Il en résulte au premier point de fonctionnement 406, une sensibilité différente vis-à-vis des ions gazeux positifs et des ions gazeux négatifs. Le second point de fonctionnement 408 se situe sur la courbe 400 pour une valeur de capacité de 3 et une valeur de tension de 1,7V. Pour la même concentration prédéfinie d'ions gazeux à charge positive sur le capteur la tension diminue seulement jusqu'à 1,5V. Si la même concentration prédéfinie d'ions gazeux à charge négative est appliquée sur les The first operating point 406 is on curve 400 at a capacity value of 1.5. Without the action of charged gas particles on the sensor, the first operating point 406 corresponds to a voltage of 1.3V. For a predefined concentration of gaseous ions with a positive charge on the sensor, the voltage value at the operating point decreases for the same capacity up to 0.6V. For a predefined concentration of gaseous ions with negative charge on the sensor, the value of the voltage at the operating point increases to 1.7V, the capacitance remaining constant. This results in the first operating point 406, a different sensitivity vis-à-vis the positive gas ions and negative gas ions. The second operating point 408 is on curve 400 for a capacitance value of 3 and a voltage value of 1.7V. For the same predefined concentration of gaseous ions with positive charge on the sensor the voltage decreases only up to 1.5V. If the same predefined concentration of gaseous ions with a negative charge is applied to the

14 capteurs, la tension augmente jusqu'à 2,1V. Il en résulte une plus grande sensibilité vis-à-vis des ions gazeux négatifs au second point de fonctionnement 408. Ces variations non linéaires des courbes caractéristiques vis-à-vis des ions gazeux positifs et négatifs, reposent sur le rapport entre la dimension de l'ouverture ou taille des pores par rapport à l'épaisseur de l'isolant ; la dimension des pores dans cet exemple de réalisation se situe dans un rapport de 8 à 5 par rapport à l'épaisseur de la couche d'isolant. En d'autres termes la figure 4 montre des résultats de simulation pour des courbes capacité/tension de structure MIS ayant une électrode métallique poreuse avec un rapport entre la dimension des pores (par exemple 80 nm) supérieur à l'épaisseur de l'isolant (par exemple 50 nm). La dimension des pores ne peut se situer dans une plage comprise entre 20 nm et 200 nm ; une plage très avantageuse de la dimension des pores correspond à 50 nm - 100 nm. En même temps l'épaisseur de l'isolation peut se situer dans une plage comprise entre 10 nm et 150 nm ; l'épaisseur d'isolation se situe de manière très avantageuse dans une plage de 30 nm - 80 nm. Il est à remarquer qu'il est très avantageux que la dimension des pores soit par exemple supérieure à 1,5 fois l'épaisseur du matériau isolant ou de la couche d'isolant. Il est particulièrement avantageux que la dimension des pores corresponde à 1,6 fois ou aussi à 2 fois l'épaisseur de la couche d'isolation ou du matériau isolant. La courbe 402 représentée en trait interrompu donne l'adsorption à l'espèce de charge positive dans la zone des pores. La courbe 404 représentée en pointillés donne l'adsorption d'espèce à charge négative dans la zone des pores. Les références 406 et 408 représentent deux points de fonctionnement possibles pour commuter la sensibilité. Par le choix approprié des paramètres géométriques « taille des pores » et « épaisseur de la couche d'isolation » on détermine les espèces de gaz que les détecteurs ou capteurs de gaz à semi- conducteur à transistor à effet de champ détectent de manière préférentielle (selon le point de fonctionnement utilisé). La figure 4 montre l'effet utilisable pour un rapport optimum entre la taille des pores et l'épaisseur de l'isolation. La figure 5 montre qu'il n'y a pas d'effet si le rapport des paramètres géométriques n'est pas favorable. Il en résulte l'avantage que par une simple commutation entre le premier point de fonctionnement et un second point de fonctionnement, on peut alterner entre la première sensibilité et la seconde sensibilité. Lors de la réalisation d'un réseau de capteurs pour la détection sélective des différentes espèces de gaz on peut ainsi économiser des coûts importants car il suffit effectivement d'un nombre moins important d'éléments de capteurs. Il en résulte l'avantage de nécessiter moins de surface sur la pastille pour un réseau de capteurs, moins de lignes de transmission de signaux pour commander les différents éléments de capteurs et par conséquence une réduction supplémentaire du coût des composants. Le point de fonctionnement est choisi de manière caractéristique dans la plage d'appauvrissement (voir la plage AP300 à la figure 3) en réglant par exemple la tension de polarisation pour que la capacité reste constante malgré l'action du gaz. L'amplitude de la tension de polarisation nécessaire est une mesure de la concentration de gaz analysé à la surface du capteur ; cette tension sert ainsi de signaux de capteur. L'espèce de gaz chargée qui est adsorbée à la surface des zones métallisées ne peut pas générer de signal de capteur dans le semi-conducteur car l'effet de son champ électrique est coupé électriquement par le métal situé en dessous. En revanche les espèces de gaz, chargées qui sont adsorbées dans les plages ouvertes de la porte ou les pores peuvent agir directement sur le semi-conducteur et engendrent ainsi le signal de capteur. La simulation des courbes de capacité/tension aux figures 4 et 5 montre que l'on peut détecter de manière préférentielle les espèces de gaz à charge positive ou négative adsorbée dans les pores dans la mesure où le rapport entre la dimension des pores et l'épaisseur de la couche d'isolation est choisi de manière appropriée. A la figure 4 on a choisi la porosité de l'électrode métallique pour que la taille des pores soit supérieure ou égale à l'épaisseur de la couche d'isolation. Dans ce cas l'adsorption des espèces de gaz, chargées se traduit par un décalage non linéaire de la courbe capacité/tension. A la place du décalage parallèle attendu, la courbe sera décalée plus fortement dans le tiers inférieur vers les valeurs de tension de polarisation négatives. De même pour l'adsorption 14 sensors, the voltage increases up to 2.1V. This results in a greater sensitivity to the negative gas ions at the second operating point 408. These nonlinear variations of the characteristic curves with respect to the positive and negative gaseous ions are based on the ratio between the the opening or size of the pores with respect to the thickness of the insulation; the pore size in this embodiment is in a ratio of 8 to 5 with respect to the thickness of the insulation layer. In other words, FIG. 4 shows simulation results for capacitance / voltage curves of MIS structure having a porous metal electrode with a ratio between the pore size (for example 80 nm) greater than the thickness of the insulator. (for example 50 nm). The pore size can not be in a range between 20 nm and 200 nm; a very advantageous range of the pore size corresponds to 50 nm - 100 nm. At the same time the thickness of the insulation can be in a range between 10 nm and 150 nm; the insulation thickness is very advantageously in a range of 30 nm - 80 nm. It should be noted that it is very advantageous for the pore size to be, for example, greater than 1.5 times the thickness of the insulating material or the insulating layer. It is particularly advantageous that the pore size corresponds to 1.6 times or also to twice the thickness of the insulation layer or the insulating material. Curve 402 shown in broken lines gives adsorption to the positive charge species in the pore zone. Curve 404 shown in dashed lines shows the adsorption of negatively charged species in the pore zone. References 406 and 408 represent two possible operating points for switching the sensitivity. By the appropriate choice of the geometric parameters "pore size" and "thickness of the insulation layer", it is determined which gas species the field effect transistor semiconductor gas detectors or sensors detect preferentially ( depending on the operating point used). Figure 4 shows the usable effect for an optimum ratio between the pore size and the thickness of the insulation. Figure 5 shows that there is no effect if the ratio of geometric parameters is not favorable. This results in the advantage that by simply switching between the first operating point and a second operating point, it is possible to alternate between the first sensitivity and the second sensitivity. When producing a sensor network for the selective detection of different gas species can thus save significant costs because it is actually sufficient to a smaller number of sensor elements. This results in the advantage of requiring less surface area on the chip for a sensor array, fewer signal lines for controlling the different sensor elements and consequently a further reduction in the cost of the components. The operating point is typically selected in the depletion range (see AP300 in Fig. 3), for example by adjusting the bias voltage so that the capacitance remains constant despite the action of the gas. The amplitude of the necessary bias voltage is a measure of the gas concentration analyzed at the surface of the sensor; this voltage thus serves as sensor signals. The kind of charged gas that is adsorbed on the surface of the metallized zones can not generate a sensor signal in the semiconductor because the effect of its electric field is cut electrically by the metal below. On the other hand, charged gas species which are adsorbed in the open ranges of the door or the pores can act directly on the semiconductor and thus generate the sensor signal. The simulation of the capacitance / voltage curves in FIGS. 4 and 5 shows that it is preferable to detect the species of positively or negatively charged gas adsorbed in the pores since the ratio between the pore size and the thickness of the insulation layer is chosen appropriately. In Figure 4 we chose the porosity of the metal electrode so that the pore size is greater than or equal to the thickness of the insulation layer. In this case the adsorption of charged gas species results in a nonlinear shift of the capacitance / voltage curve. Instead of the expected parallel offset, the curve will be shifted more sharply in the lower third to the negative bias voltage values. Similarly for adsorption

16 d'espèces de gaz à charge négative, il y a un décalage non linéaire en direction des valeurs de tension de polarisation positive. La figure 4 montre deux points de fonctionnement possibles. La longueur des flèches dans la direction positive et la direction négative correspondent à la course du signal de capteur au niveau du point de fonctionnement respectif par l'adsorption d'espèces de gaz à charge positive (par une flèche dirigée vers la gauche) ou à charge négative (par une flèche dirigée vers la droite). En conséquence au point de fonctionnement 406 on peut détecter des espèces de gaz à charge positive, par exemple lorsqu'on applique H2NH3C3H6. Cela est représenté par une longueur importante de la flèche en direction de la gauche alors que les espèces de gaz à charge négative provoquent seulement une faible excursion de signal ce qui est schématisé par une longueur de flèche plus petite vers la droite. De façon analogue, au second point de fonctionnement 408 on pourra détecter des espèces de gaz à charge négative par exemple NO2 par une détection préférentielle. Cet effet ne se produit toutefois pas dans la mesure où la taille moyenne des pores est inférieure à l'épaisseur de la couche d'isolation. La figure 5 montre le résultat de cette simulation. In the case of negatively charged gas species, there is a nonlinear shift towards the positive bias voltage values. Figure 4 shows two possible operating points. The lengths of the arrows in the positive direction and the negative direction correspond to the stroke of the sensor signal at the respective operating point by the adsorption of positively charged gas species (by a left arrow) or Negative charge (by an arrow pointing to the right). As a result, at operating point 406 positive charge gas species can be detected, for example when applying H2NH3C3H6. This is represented by a significant length of the arrow in the direction of the left whereas the species of gas with negative charge cause only a weak excursion of signal which is schematized by a length of arrow smaller to the right. Similarly, at the second operating point 408, it will be possible to detect negatively charged gas species, for example NO2, by a preferential detection. This effect does not occur, however, as the average pore size is less than the thickness of the insulation layer. Figure 5 shows the result of this simulation.

Les tracés des courbes calculés à la figure 5 correspondent à un exemple de réalisation d'une structure de semi-conducteur métal-isolant avec un rapport inapproprié entre la dimension des pores et l'épaisseur de l'isolant. Dans cet exemple de réalisation, le rapport entre la dimension des pores et l'épaisseur de la couche d'isolant correspond sensiblement à 4-5. En abscisses on a représenté une tension U entre des valeurs de -2V et +7V. En ordonnées on a représenté la capacité C par une grandeur sans dimension pour une plage de valeurs comprise entre 0 et 5,0. La courbe caractéristique 500 commence par une valeur de capacité d'environ 0,7 pour une valeur de tension de +0,5V avec une forte montée jusqu'à une valeur de capacité de 4,5 pour une valeur de tension de +3V ; ensuite elle se rapproche de manière asymptotique d'une valeur de capacité d'environ 4,7. Entre des valeurs de tension de 1,3V et de 1,9V la courbe caractéristique 500 évolue pratiquement de manière rectiligne entre des valeurs de capacité de 1,5 et de 3, 5. La courbe caractéristique 502 est The plots of the curves calculated in FIG. 5 correspond to an exemplary embodiment of a metal-insulator semiconductor structure with an inappropriate ratio between the pore size and the thickness of the insulator. In this embodiment, the ratio between the pore size and the thickness of the insulating layer corresponds substantially to 4-5. On the abscissa a voltage U is represented between values of -2V and + 7V. On the ordinate, capacitance C is represented by a dimensionless quantity for a range of values between 0 and 5.0. The characteristic curve 500 starts with a capacitance value of about 0.7 for a voltage value of + 0.5V with a sharp rise to a capacitance value of 4.5 for a voltage value of + 3V; then it approaches asymptotically a capacity value of about 4.7. Between voltage values of 1.3 V and 1.9 V the characteristic curve 500 evolves substantially rectilinearly between capacitance values of 1.5 and 3.5. The characteristic curve 502 is

17 pratiquement parallèle à la courbe caractéristique 500 en étant simplement décalé d'une valeur de tension de -0,2V en direction des tensions basses. La courbe caractéristique 404 est également pratiquement parallèle à la courbe caractéristique 500 en étant simplement décalée d'une valeur de tension de +0,2V en direction des valeurs de tension hautes. Du fait du choix inapproprié du rapport entre la dimension des pores et l'épaisseur de l'isolation on n'obtient pas de point de fonctionnement particulièrement approprié pour avoir une sensibilité différente vis-à-vis de gaz à ionisation positive et de gaz à ionisation négative. En d'autres termes la figure 5 représente des résultats de simulation pour des courbes capacité/tension de structure MIS avec une électrode métallique poreuse et un rapport pour la dimension des pores (40 nm) inférieure à l'épaisseur de l'isolation (50 nm). La courbe 502 montre l'adsorption d'espèces à charge positive dans la plage des pores. La courbe 504 montre l'adsorption d'espèces à charge négative dans la plage des pores. La figure 6 montre des courbes de caractéristiques mesurées sur la structure de semi-conducteur métal-isolant correspondant à un exemple de réalisation de l'invention. En abscisses on a représenté la tension U pour une plage comprise entre -5V et +5V. En ordonnées on a représenté une capacité C de 45 Picofarad à 60 Picofarad. Une courbe caractéristique 600 représentative de la présente structure semi-conducteur métal-isolant décrite commence par une capacité de 55,2 Picofarad et descend suivant une forme courbe jusqu'à un point bas à -1v et une capacité de 45,8 Picofarad. A partir de là la courbe caractéristique 600 a une montée pratiquement rectiligne jusqu'à un niveau de 56 Picofarad pour une valeur de tension de 1,7V. La suite du tracé de la courbe 600 se rapproche de manière asymptotique d'une capacité de 58 Picofarad. Une courbe caractéristique 602 représentée en pointillés commence à une capacité de 55 Picofarad pour atteindre un point bas à -1,9V et une capacité de 46,5 Picofarad pour remonter à partir de là pratiquement suivant une courbe droite jusqu'à 49,5 Picofarad pour une tension de -IV puis un palier entre -IV et -0,3V et augmente de nouveau d'une valeur de 17 substantially parallel to the characteristic curve 500 simply being shifted by a voltage value of -0.2V towards the low voltages. The characteristic curve 404 is also substantially parallel to the characteristic curve 500 by being simply shifted by a voltage value of + 0.2V towards the high voltage values. Due to the inappropriate choice of the ratio between the pore size and the thickness of the insulation, a particularly suitable operating point is not obtained to have a different sensitivity to positive ionisation gas and gas to negative ionization. In other words, FIG. 5 shows simulation results for capacitance / voltage curves of MIS structure with a porous metal electrode and a ratio for pore size (40 nm) less than the thickness of the insulation (50). nm). Curve 502 shows the adsorption of positively charged species in the pore range. Curve 504 shows the adsorption of negatively charged species in the pore range. FIG. 6 shows characteristic curves measured on the metal-insulator semiconductor structure corresponding to an exemplary embodiment of the invention. The abscissa shows the voltage U for a range between -5V and + 5V. On the ordinate there is shown a C capacity of 45 Picofarad at 60 Picofarad. A characteristic curve 600 representative of the present described metal-insulator semiconductor structure begins with a capacity of 55.2 Picofarad and descends in a curved shape down to a low point at -1v and a capacity of 45.8 Picofarad. From there the characteristic curve 600 has a substantially rectilinear rise up to a level of 56 Picofarad for a voltage value of 1.7V. The continuation of the plot of the curve 600 approaches asymptotically a capacity of 58 Picofarad. A characteristic curve 602 shown in dotted lines starts at a capacity of 55 Picofarad to reach a low point at -1.9V and a capacity of 46.5 Picofarad to rise from there practically following a straight line up to 49.5 Picofarad for a voltage of -IV then a step between -IV and -0.3V and increases again by a value of

18 capacité de 50,5 Picofarad jusqu'à environ 56 Picofarad et une tension de + 1 V. Ensuite la courbe caractéristique 602 se rapproche de manière asymptotique d'une capacité de 58,2 Picofarad. La courbe caractéristique 602 est caractéristique d'une certaine concentration en ions de gaz à charge positive H+ adsorbé à la surface de l'isolant. La courbe caractéristique 604 représentée en trait interrompu commence à 55,7 Picofarad pour atteindre un point bas à 46,2 Picofarad et une tension de -0,3V ; à partir de là elle croît de nouveau pratiquement suivant un tracé rectiligne jusqu'à une valeur de 52 Picofarad et une tension de 0,8V puis après un léger coude elle augmente de nouveau pratiquement de manière rectiligne jusqu'à un niveau de 56,3 Picofarad et une tension de 2,5 V ; ensuite elle se rapproche de manière asymptotique du niveau de 58 Picofarad. La courbe 604 est caractéristique d'une quantité prédéfinie d'ions gazeux 0- à charge négative adsorbée à la surface de l'isolant. La courbe caractéristique 600 porte deux points de fonctionnement 606 et 608. Le point de fonctionnement 606 se trouve dans une zone dans laquelle le capteur présente sa plus grande sensibilité vis-à-vis d'ions gazeux à charge positive par rapport aux ions gazeux à charge négative. Le point de fonctionnement 608 se trouve dans une plage de la courbe caractéristique 600 dans laquelle le capteur a une sensibilité plus grande vis-à-vis des ions gazeux à charge négative que pour les ions gazeux à charge positive. Le point de fonctionnement 606 se situe à 49 Picofarad et -0,1V. Le point de fonctionnement 608 se situe à 55,5 Picofarad et une tension de 1,4V. Au point de fonctionnement 606 on a pratiquement 1,1V pour former la concentration prédéfinie de gaz d'ions positifs. En face on a seulement environ 0,3V pour représenter la quantité déterminée d'ions gazeux à charge négative. The capacity of 50.5 Picofarad up to about 56 Picofarad and a voltage of + 1 V. Then the characteristic curve 602 approaches asymptotically a capacity of 58.2 Picofarad. The characteristic curve 602 is characteristic of a certain concentration of ions of positively charged gas H + adsorbed on the surface of the insulator. The characteristic curve 604 shown in broken lines starts at 55.7 Picofarad to reach a low point at 46.2 Picofarad and a voltage of -0.3V; from there it rises again practically following a rectilinear path up to a value of 52 Picofarad and a voltage of 0.8V, then after a slight bend it increases again almost rectilinearly to a level of 56.3 Picofarad and a voltage of 2.5 V; then it approaches the level of 58 Picofarad asymptotically. Curve 604 is characteristic of a predefined amount of 0- negative charged gaseous ions adsorbed on the surface of the insulator. The characteristic curve 600 carries two operating points 606 and 608. The operating point 606 is in an area in which the sensor has its greatest sensitivity to gaseous ions with a positive charge relative to the gaseous ions at negative charge. The operating point 608 is in a range of the characteristic curve 600 in which the sensor has a greater sensitivity to the negative charge gaseous ions than for the positively charged gaseous ions. Operating point 606 is 49 Picofarad and -0.1V. The operating point 608 is 55.5 Picofarad and a voltage of 1.4V. At operating point 606 there is practically 1.1V to form the predefined concentration of positive ion gas. Opposite is only about 0.3V to represent the determined amount of gaseous ions with a negative charge.

Au point de fonctionnement 608 on dispose pour représenter la même quantité d'ions gazeux à charge positive, environ de 0,4V et pour représenter la quantité prédéfinie d'ions gazeux à charge négative on dispose d'environ 0,6V. Il est ainsi possible de commuter sur des sensibilités différentes entre les points de fonctionnement 606 et 608. At operating point 608 there is available to represent the same amount of gaseous ions with positive charge, about 0.4V and to represent the predefined amount of gaseous ions with negative charge there is about 0.6V. It is thus possible to switch on different sensitivities between the operating points 606 and 608.

En d'autres termes la figure 6 montre les courbes capacité-tension mesurées pour N2 (courbe 600), NH3 (courbe 602) et NO2 (courbe 604). Les références 606 et 608 représentent deux points de fonctionnement possibles pour commuter la sensibilité. La figure 6 montre la mesure de trois courbes capacité/tension sur une structure MIS avec une électrode métallique de porosité appropriée dans une atmosphère d'azote N2, en étant sollicitée par l'ammoniac NH3 et par l'oxyde d'azote NO2. Le tracé des courbes confirme ainsi le comportement décrit ci-dessus et correspondant à la simulation du comportement du capteur de gaz ou de structure capacitive sensible à des gaz.15 In other words, Figure 6 shows the capacitance-voltage curves measured for N2 (curve 600), NH3 (curve 602) and NO2 (curve 604). References 606 and 608 represent two possible operating points for switching the sensitivity. FIG. 6 shows the measurement of three capacitance / voltage curves on a MIS structure with a metal electrode of appropriate porosity in a nitrogen N 2 atmosphere, while being solicited by ammonia NH 3 and by nitrogen oxide NO 2. The plot of the curves thus confirms the behavior described above and corresponding to the simulation of the behavior of the gas sensor or capacitive structure sensitive to gases.

20 NOMENCLATURE 100 matériau semi-conducteur 102 matériau isolant 104 couche métallique 106 pore/ouverture 200 procédé de détection de gaz 210 étape de réglage 220 détermination de la capacité du dispositif 230 détermination d'une concentration de gaz et/ ou d'un type de gaz 300 plage de la tension de fonctionnement / tension de travail NOMENCLATURE 100 semiconductor material 102 insulating material 104 metal layer 106 pore / opening 200 gas detection method 210 adjusting step 220 determining the capacitance of the device 230 determining a gas concentration and / or a type of 300 gas operating voltage range / working voltage

Cmin valeur minimale de la capacité Cis valeur maximale de la capacité Q+ flux de porteurs de charges positives Cmin minimum value of capacity Cis maximum value of capacity Q + flow of positive charge carriers

400 courbe caractéristique tension/capacité d'un capteur d'ions de gaz 404 courbe caractéristique tension/capacité pour des ions de gaz 20 négatifs accumulés dans les pores d'un capteur 406 point de fonctionnement 408 point de fonctionnement 500 courbe caractéristique pour une structure de semi-conducteur métal-isolant sans rapport approprié entre la dimension des 25 pores et l'épaisseur de l'isolant 502 courbe d'adsorption d'espèces à charge positive dans la plage des pores 504 courbe d'adsorption d'espèces à charge négative dans la plage des pores 30 600 courbe caractéristique d'une structure de semi-conducteur métal-isolant selon l'invention 602 courbe caractéristique d'une concentration d'ions de gaz à charge positive H+ adsorbés à la surface de l'isolant 604 courbe caractéristique d'ions gazeux à charge négative au moins 35 adsorbés à la surface de l'isolant 400 characteristic curve voltage / capacitance of a gas ion sensor 404 characteristic curve voltage / capacitance for negative gas ions accumulated in the pores of a sensor 406 operating point 408 operating point 500 characteristic curve for a structure metal-insulator semiconductor device without adequate ratio of pore size to thickness of insulator 502 adsorption curve of positively charged species in pore range 504 adsorption curve of species under load The characteristic curve of a concentration of ions of positively charged gas H + adsorbed on the surface of the insulator 604 is characteristic of a metal-insulator semiconductor structure according to the invention. characteristic curve of gaseous ions with negative charge at least adsorbed on the surface of the insulator

Claims (1)

REVENDICATIONS1°) Dispositif de détection de gaz comprenant : - un matériau semi-conducteur (100) en contact électrique, - au moins un matériau isolant (102) appliqué sur le matériau semi-5 conducteur, et - une couche métallique (104) de branchement électrique appliquée sur le matériau isolant, dispositif caractérisé en ce que le matériau isolant (102) a une épaisseur prédéfinie, 10 - la couche métallique a une ouverture (106) de dimension prédéfinie, - la dimension des ouvertures (106) est dans un rapport prédéfini à l'épaisseur du matériau isolant, et - le matériau isolant est dégagé dans la zone de l'ouverture (106). 15 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau isolant (102) est inférieur à la dimension de l'ouverture (106). 20 3°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension de l'ouverture (106) varie dans une plage de tolérance prédéfinie autour d'une dimension moyenne d'ouverture (dimension de pore). 25 4°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur (100) est un matériau semi-conducteur dopé. 5°) Procédé (200) de détection de gaz sur un dispositif de détection de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, procédé caractérisé par les étapes suivantes :- régler (210) une tension électrique prédéfinie de fonctionnement entre la couche métallique (104) et le matériau semi-conducteur (100), - déterminer (220) la capacité du dispositif autour de la tension du 5 point de fonctionnement pour obtenir une information relative à la capacité, et - déterminer (230) la concentration de gaz et/ou le type de gaz en utilisant l'information relative à la capacité. 10 6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé par l'étape suivante - adapter la tension du point de fonctionnement suivant l'information relative à la capacité pour régler la capacité du dispositif sur une capacité prédéfinie et/ou souhaitée. 15 7°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé par l'étape suivante - alterner entre un point de fonctionnement alternatif (406, 408), ce point de fonctionnement alternatif étant associé à une autre tension 20 prédéfinie de point de fonctionnement et/ ou à une autre capacité prédéfinie. 8°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé par l'étape suivante 25 - déterminer une courbe tension/capacité (400) prédéfinie qui représente un ensemble de paires de valeurs, - associer à chaque paire de valeurs une tension prédéfinie de point de fonctionnement et une capacité prédéfinie correspondante pour la présence d'une concentration de gaz prédéfinie et/ou d'un type de 30 gaz sur le dispositif. 9°) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 35 lorsque le programme est exécuté par l'appareil de commande. 24 10°) Détecteur de gaz, caractérisé en ce qu' il comporte - une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 avec les étapes suivantes : * régler (210) d'une tension électrique prédéfinie de fonctionnement entre la couche métallique (104) et le matériau semi-conducteur (100), * déterminer (220) la capacité du dispositif autour de la tension du point de fonctionnement pour obtenir une information relative à la capacité, et * déterminer (230) la concentration de gaz et/ou le type de gaz en utilisant l'information relative à la capacité, et - un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ayant un matériau semi-conducteur en contact électrique et au moins un matériau isolant (102) appliqué sur le matériau semi-conducteur et une couche métallique de branchement appliquée sur le matériau isolant, - le matériau isolant (102) a une épaisseur prédéfinie, * la couche métallique ayant au moins une ouverture (pores) (106) d'une dimension prédéfinie, la dimension des ouvertures (108) est dans un rapport prédéfini à l'épaisseur du matériau isolant et la zone de l'ouverture (106) du matériau isolant est dégagée.25 CLAIMS 1 °) Gas detection device comprising: - a semiconductor material (100) in electrical contact, - at least one insulating material (102) applied to the semiconductive material, and - a metal layer (104) of electrical connection applied to the insulating material, characterized in that the insulating material (102) has a predefined thickness, the metal layer has an opening (106) of predefined size, the size of the openings (106) is in a predefined ratio to the thickness of the insulating material, and - the insulating material is released in the area of the opening (106). 2 °) Device according to claim 1, characterized in that the thickness of the insulating material (102) is less than the size of the opening (106). Device according to Claim 1, characterized in that the size of the opening (106) varies within a predefined tolerance range around an average opening dimension (pore size). 4 °) Device according to claim 1, characterized in that the semiconductor material (100) is a doped semiconductor material. 5) Method (200) for detecting gas on a gas detection device according to any one of claims 1 to 4, characterized by the steps of: - adjusting (210) a predetermined operating voltage of operation between the layer metal (104) and the semiconductor material (100), - determining (220) the capacity of the device around the operating point voltage to obtain capacity information, and - determining (230) the concentration of gas and / or gas type using the capacity information. The method of claim 5, characterized by the following step - adjusting the operating point voltage according to the capacity information to adjust the capacity of the device to a predefined and / or desired capacity. The method of claim 5, characterized by the following step - alternating between an alternative operating point (406, 408), said alternative operating point being associated with another preset operating point voltage and / or to another predefined capacity. Method according to claim 5, characterized by the following step: determining a predefined voltage / capacitance curve (400) which represents a set of pairs of values; associating with each pair of values a predefined operating point voltage and a corresponding predefined capacity for the presence of a predefined gas concentration and / or a type of gas on the device. 9) A computer program product comprising a program code recorded on a machine readable medium for carrying out the method according to any one of claims 5 to 8 when the program is executed by the control apparatus. 24 10 °) Gas detector, characterized in that it comprises - an installation for carrying out a method according to any one of claims 5 to 8 with the following steps: * setting (210) a predefined operating voltage between the metal layer (104) and the semiconductor material (100), * determining (220) the capacity of the device around the operating point voltage to obtain capacity information, and * determining (230) the gas concentration and / or the gas type using the capacity information, and - a device according to any one of claims 1 to 4 having a semiconductor material in electrical contact and at the less insulating material (102) applied to the semiconductor material and a branch metal layer applied to the insulating material, - the insulating material (102) has a predefined thickness, the metal layer having at least an opening (pores) (106) of a predefined size, the size of the openings (108) is in a predefined ratio to the thickness of the insulating material and the area of the opening (106) of the insulating material is clear.
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