FR2994266A1 - Procede et appareil de commande pour mesurer un parametre de gaz avec un transistor a effet de champ sensible aux gaz - Google Patents

Abstract

Procédé de mesure d'un paramètre de gaz (175) à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz (100), consistant à appliquer une tension de préparation pendant une durée préparatoire à l'électrode de porte (115) du transistor (100), saisir une grandeur de mesure (165) entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) du transistor (100) pendant une durée de saisie directement après la durée préparatoire. Pendant la saisie (520) de la grandeur de mesure (165), on applique une tension de saisie à l'électrode de porte (115). On détermine le paramètre de gaz (175) en utilisant la grandeur de mesure saisie (165).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé et un ap- pareil de commande pour mesurer un paramètre de gaz à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz.

L'invention se rapporte également à un produit pro- gramme d'ordinateur pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique Les capteurs chimiques de gaz à base de semi- conducteur se développent actuellement. En général, on utilise des transistors à effet de champ FET ayant une électrode sensible aux gaz et dont le courant de canal n'est pas constant après déblocage du transistor mais varie considérablement dans une atmosphère de gaz, constante (ce phénomène est appelé également dérive). Cette dérive d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz est par exemple décrite dans le document DE 10 2007 039 567 Al. Dans une atmosphère de gaz, constante, le courant de canal constitue le signal de base encore appelé ligne de base et toute variation est exploitée comme signal de capteur de gaz. En particulier, les éléments déterminants pour les capteurs de gaz sont les dérives d'une durée supérieure à 100 ms. La cause d'une telle dérive réside essentiellement dans la répartition des charges électriques dans le composant et non dans la dégénération. Il s'agit donc d'effets réversibles. Une contrainte constante permet de modifier le point de fonctionnement du composant. En coupant le composant, la variation se rétablit de nouveau par relaxation.

Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de mesure d'un paramètre de gaz à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz, consistant à appliquer une tension de préparation pendant une durée préparatoire à l'électrode de porte du transistor à effet de champ, saisir une grandeur de mesure entre le branchement de source et le branchement de drain du transistor à effet de champ pendant une durée de saisie directement après la durée préparatoire, et pendant la saisie de la grandeur de mesure, on applique une tension de saisie à l'électrode de porte, tension ayant un niveau, et déterminer le paramètre de gaz en utilisant la grandeur de mesure saisie.

L'invention a également pour objet un appareil de com- mande exécutant les étapes du procédé ci-dessus avec des moyens correspondants. Le terme « appareil de commande » désigne un appareil électrique qui traite des signaux de capteur et génère des signaux de commande et/ou de données en fonction des signaux de capteur. L'appareil de commande comporte une interface réalisée sous la forme d'un circuit et/ou d'un programme. Dans le cas d'une interface réalisée comme circuit, celle-ci peut faire partie d'un circuit ASIC qui comporte différentes fonctions de l'appareil de commande. Il est également pos- sible de réaliser des interfaces propres sous forme de circuits intégrés ou au moins en partie formés de composants discrets. Dans le cas d'une réalisation sous la forme d'un programme, les interfaces sont des modules de programme résidant par exemple dans un micromécanique- contrôleur à côté d'autres modules de programme. L'invention s'applique également à un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine tel qu'une mémoire semi-conductrice, un disque dur ou un disque optique et qui exécute les étapes du procédé telles que dé- finies ci-dessus lorsque le produit programme d'ordinateur est appliqué par un ordinateur, un dispositif ou un appareil de commande. L'expression « paramètre de gaz » désigne par exemple la concentration d'un gaz ou le type de gaz dans un mélange gazeux ou dans un fluide. L'expression « électrode de porte » désigne l'électrode de porte encore appelée électrode de grille d'un transistor à effet de champ permettant de détecter ou de recevoir un gaz d'un mélange gazeux ou d'un fluide et de modifier ainsi les caractéristiques électriques ou capacitives de la porte. De cette manière, par exemple pour différents types de gaz ou concentrations de gaz qui viennent en contact avec la porte ou l'électrode de porte, on aura un comportement électrique différent du transistor à effet de champ ou de la résistance entre le branchement de source et le branchement de drain. L'expression « tension de préparation » désigne la tension appliquée à l'électrode de porte pendant une durée préparatoire prédéfi- nie pour préparer le transistor à effet de champ ou son canal pour la mesure à effectuer ensuite. L'expression « grandeur de mesure » désigne par exemple une résistance ou une intensité de courant entre le branchement de source et le branchement de drain du transistor à effet de champ. Pen- dant l'étape de saisie, on applique une tension de saisie à l'électrode de porte qui a un niveau dont l'amplitude est inférieure à la valeur absolue de la tension de saisie. L'expression « niveau ou valeur de niveau » désigne une valeur pratique d'une tension électrique. L'expression « valeur absolue de la tension de saisie ou tension de préparation » désigne l'amplitude de la tension de saisie ou de la tension de préparation. La présente invention repose sur la considération qu'avant une mesure précise du paramètre de gaz, il faut une préparation aussi bonne que possible du transistor à effet de champ effectuant la mesure. Cette préparation du transistor à effet de champ se fait en appliquant à son électrode de porte, une tension de préparation qui a elle-même une plus grande valeur absolue que l'amplitude de la tension de saisie qui sera utilisée dans l'étape suivante pour saisir effectivement la grandeur de mesure. En utilisant la tension de préparation qui a un niveau positif ou négatif significativement plus grand que la tension de saisie, on garantit la neutralisation des zones par exemple perturbées de la matière semi-conductrice de la région de canal du transistor à effet de champ. Pour cela, par exemple la tension de préparation (plus élevée que la tension de saisie) fait que les porteurs de charges de la ré- gion de canal se déplacent vers l'électrode de porte ou s'en écartent. Le transistor à effet de champ ou sa région de canal seront ainsi préparés pour une mesure suivante très précise et les impuretés ou les effets perturbateurs de cette région de canal qui développeraient un effet électrique imprévisible au moment de la mesure seront compensés le mieux possible. Pour la saisie suivante de la grandeur de mesure, on peut alors effectuer dans la durée de saisie directement suivante, la mesure des grandeurs avec la tension de saisie plus basse appliquée à l'électrode de porte. En effet, dans cette durée, directement après l'application de la tension de préparation, la région de canal du transis- tor à effet de champ aura encore des propriétés de mesure avanta- geuses qui subsistent pendant un certain temps après la suppression de la tension de préparation. La présente invention a l'avantage que grâce à la prépara- tion du transistor à effet de champ, en appliquant la tension de prépa- ration à l'électrode de porte, on permet une saisie significativement meilleure des grandeurs de mesure que cela n'était possible dans le cadre de l'état de la technique. Cela permet également de saisir d'une manière beaucoup plus précise le paramètre de gaz et vis-à-vis de l'état de la technique, il suffit de modifier la commande appliquée aux bran- chements du transistor à effet de champ. Cela permet d'améliorer signi- ficativement la saisie des grandeurs de mesure avec des moyens techniques très simples et de réaliser ainsi la mesure du paramètre de gaz en utilisant le transistor à effet de champ sensible aux gaz. Selon un développement de l'invention, dans l'étape con- sistant à déterminer le paramètre de gaz, on utilise uniquement la grandeur de mesure faite dans l'étape de saisie. Ce mode de réalisation de l'invention garantit que seule sera prise en compte la grandeur de mesure pour déterminer le paramètre de gaz qui correspond à l'application de la tension de saisie à l'électrode de porte du transistor à effet de champ (par comparaison avec la valeur absolue de la tension de préparation qui est plus petite). On évite ainsi les influences perturbatrices pour déterminer le paramètre de gaz et qui pourraient occasionner par exemple par l'application d'une tension trop élevée à l'électrode de porte et ainsi faire fonctionner le transistor à effet de champ au-delà de son point de fonctionnement. Selon un autre développement de l'invention, dans l'étape d'application, on sollicite l'électrode de porte avec une tension de préparation qui a un autre signe algébrique que la tension de saisie ou encore dans cette étape, on applique à l'électrode de porte une tension de pré- paration qui a le même signe algébrique que la tension de saisie. Ainsi, par exemple dans une première étape d'application, on peut utiliser une tension de préparation ayant un premier signe algébrique et dans l'étape suivante d'application, on utilise une tension de préparation ayant le signe algébrique opposé à celui de la première tension. Cette réalisation de l'invention a l'avantage de pouvoir « remettre à zéro » le transistor à effet de champ ou ses propriétés électriques et de le remettre ainsi en position initiale, d'une manière techniquement très simple sur une durée de fonctionnement prolongée. La mesure peut également être optimisée par un environnement différent pour mesurer le paramètre de gaz. Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention, on répète au moins une fois les étapes du procédé. Ce développement de l'invention repose sur le fait qu'après la suppression de la tension de préparation, les porteurs de charges mobiles, reviennent par relaxation dans leur position initiale après un certain temps. Ce mode de réalisation de l'invention avec une répétition faite à plusieurs fois et au moins une fois des étapes ci-dessus a l'avantage qu'en mesurant les grandeurs de mesure sur une période plus longue, on neutralise la dérive des porteurs de charges, mobiles, hors de la région de canal du transistor à effet de champ et ainsi sur une période prolongée, on pour- ra faire une mesure très précise des grandeurs de mesure qui garantit ainsi une détermination très précise du paramètre de gaz, même sur cette période prolongée. Selon un développement particulièrement avantageux de l'invention, au cours des étapes successives d'application, on varie les durées de préparation des étapes d'application et/ou on détecte les étapes exécutées successivement pour que les durées des étapes de saisie soient différentes. Par exemple, la première durée de préparation peut être plus longue que la seconde durée de préparation suivante ou encore la première durée de saisie peut être plus grande que la seconde durée de saisie suivante. En variante ou en plus, on peut également avoir une première durée de préparation plus petite que la première durée de saisie suivante et/ou une seconde durée de préparation qui suit la première durée de saisie et sera plus petite que la seconde durée de saisie faite après la seconde durée de préparation. On a ainsi une adap- tation très souple de la préparation du transistor à effet de champ à un certain environnement (par exemple l'exposition du transistor à effet de champ à un certain environnement gazeux ou à une certaine température) ou encore les paramètres individuels du transistor à effet de champ (par exemple les paramètres du semi-conducteur) et l'utilisation du transistor à effet de champ dans un tel schéma d'environnement fait que le transistor à effet de champ a des réactions différentes pendant le fonctionnement. Pour une préparation particulièrement adaptée à l'état actuel du transistor à effet de champ pour réaliser la saisie consécutive de la grandeur de mesure, après l'étape de saisie, on peut déterminer une valeur d'état. Cette valeur d'état représente un état physique dans une région de canal entre le branchement de source et le branchement de drain du transistor à effet de champ. En même temps, dans l'étape d'application, on peut appliquer une tension de préparation à l'électrode de porte qui dépend de la valeur d'état. Cette valeur d'état représente par exemple la concentration de points perturbés ou une charge électrique dans la région du canal du transistor à effet de champ. Ce mode de réalisation de l'invention a l'avantage de pouvoir régler de façon très précise la tension de préparation pour préparer un état optimum (no- tamment du point de vue des influences perturbatrices possibles) de la région de canal du transistor à effet de champ pour la saisie suivante des grandeurs de mesure. Selon un autre développement de l'invention, dans l'étape d'application d'une tension d'essai croissante entre le branchement de source et le branchement de drain, on continue en appliquant une tension d'essai décroissante et on mesure le passage du courant entre le branchement de source et le branchement de drain. Une tension appliquée dans l'étape de saisie, entre le branchement de source et le bran- chement de drain, dépendra au moins de la valeur de l'évolution mesurée de l'intensité du courant. Cette tension d'essai peut être une séquence ou une évolution de tension appliquée à l'électrode de porte et servant à déterminer le point de fonctionnement optimum pour la mesure du paramètre de gaz par le transistor à effet de champ. Ce mode de réalisation de l'invention a l'avantage que l'évolution croissante et dé- croissante de la tension d'essai permet d'avoir un point de fonctionnement optimum pour régler la tension pendant la saisie de la grandeur de mesure. Ainsi, directement avant la saisie proprement dite de la grandeur de mesure utilisée pour déterminer le paramètre de gaz, on définit le point de fonctionnement pour lequel dans l'environnement ac- tuel du transistor à effet de champ, celui-ci aura sa plus grande sensibilité. Cela se traduit par une détermination très précise du paramètre de gaz. De façon particulièrement avantageuse dans l'étape de saisie, on modifie la tension appliquée entre le branchement de source et le branchement de drain en passant d'une première valeur (ou niveau de tension) à une seconde valeur (ou niveau de tension) si l'amplitude de la différence entre la valeur de l'évolution de l'intensité du courant pour une valeur de tension d'essai, prédéfinie, pour une tension d'essai lo croissante et la valeur de l'évolution de l'intensité du courant pour la valeur de la tension d'essai prédéterminée en cas de tension d'essai décroissante, dépasse un seuil prédéfini. Ce développement de l'invention a l'avantage que par exemple, lors de la saisie, l'électrode de porte recevra un potentiel de saisie prédéfini, qui sera remodifié que si la courbe 15 d'hystérésis de l'intensité du courant dans le canal du transistor à effet de champ dépend de la tension d'essai, présente un écart trop important par rapport aux courbes caractéristiques partielles de passage de courant pour une tension d'essai croissante ou décroissante. Un tel écart important des courbes caractéristiques partielles de courant 20 montre que les opérations de transfert de charge dans la région de ca- nal du transistor à effet de champ peuvent se faire pendant la saisie de la grandeur de mesure avec la tension de saisie utilisée actuellement de sorte que pour éviter de tels transferts de charges, il faut adapter la tension de saisie à la saisie de la grandeur de mesure. 25 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé et de dispositif de mesure d'un paramètre de gaz à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz, représenté dans les dessins annexés dans lesquels les 30 mêmes éléments dans les différentes figures portent les mêmes réfé- rences. Ainsi : la figure 1 est un schéma par blocs d'un appareil de commande pour mesurer un paramètre de gaz à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention, la figure 2 est un diagramme de la tension appliquée à l'électrode de porte du transistor à effet de champ correspondant à un exemple de réalisation de l'invention en tant que procédé, la figure 3 est un diagramme d'une autre courbe de tension appliquée à l'électrode de porte du transistor à effet de champ correspondant à un autre exemple de réalisation du procédé de l'invention, la figure 4 est un diagramme d'une autre courbe de tension appli- quée à l'électrode de porte du transistor à effet de champ correspondant à un autre exemple de réalisation du procédé de l'invention, la figure 5 est un diagramme de changement d'état montrant les étapes d'un exemple de réalisation d'un procédé de l'invention, et les figures 6A et 6B sont des diagrammes décrivant la détermination d'un point de fonctionnement optimum pour saisie la grandeur de mesure selon un exemple de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre le schéma de principe d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz 100, commandé par un appareil de commande 110. Le transistor à effet de champ a une électrode de porte 115 sensible aux gaz sur laquelle peut s'accumuler un composant 120 d'un mélange gazeux ou mélange de fluide 125 ou encore qui peut péné- trer dans cette électrode ; le paramètre de gaz se détermine à partir de ce composant de gaz 120 à l'aide du transistor à effet de champ 100. L'électrode de porte 115 est séparée par une couche d'isolation 130 (sensible aux gaz) de la région de canal 135 du transistor à effet de champ 100 qui relie une région de branchement de source 140 à une région de branchement de drain 145 du transistor à effet de champ 100. L'appareil de commande 110 comporte une unité 150 pour appliquer une tension de préparation à l'électrode de porte 115 et établir un état physique prédéfini de la matière semi-conductrice dans la région de canal 135. Par exemple comme tension de préparation, on peut sélectionner une tension dont l'amplitude est supérieure à celle de la tension (tension de saisie) qui est appliquée ensuite pour mesurer l'intensité du courant dans la région de canal comme grandeur de mesure de l'électrode de porte 115. Après avoir appliqué la tension de pré- paration à l'électrode de porte 115, on commute par exemple un commutateur 155 qui n'autorise que l'unité 160 à saisir de façon à appliquer la tension de saisie à l'électrode de porte 115, tension inférieure à la tension de préparation. Par exemple, en variante, l'unité 150 est commandée pour que la tension alors appliquée à l'électrode de porte 115 descende à la tension de saisie (ou dans le cas d'un signe algé- brique opposé, il s'agit de relever la tension) et alors il n'est pas nécessaire de prévoir un commutateur 155 qu'il faut commuter. Après avoir appliqué la tension de saisie à l'électrode de porte 115, on peut mesurer ou saisir une grandeur de mesure 165 ; il s'agit ici de l'intensité du cou- rant dans la région de canal 135 entre le branchement de source 140 et le branchement de drain 145 ou encore la résistance entre le branchement de source 140 et le branchement de drain 145 pour déterminer la grandeur de mesure 165 par l'unité 170 ; le paramètre de gaz 175 ci-dessus sera déterminé avec l'utilisation de la grandeur de mesure 165.

En particulier, si l'on applique la tension de préparation à l'électrode de porte et si l'on saisit ensuite la grandeur de mesure, on pourra effectuer suffisamment de mesures, par exemple de cycles, en utilisant la tension de saisie. Un élément important de l'invention est de minimiser la dérive électrique pour avoir une ligne de base de capteur constante di- rectement après le branchement du transistor. Les transistors ayant une forte densité de défauts dans la région de canal 135 ont une forte dérive, c'est-à-dire que pendant le fonctionnement, leur point de fonctionnement change. Cette variation ne permet plus d'avoir un point de mesure proprement dit ou encore on a d'autres inconvénients liés aux variations imprévisibles du point de fonctionnement. La proposition ainsi présentée évite la dérive des tensions dans les composants. Le déplacement des ions mobiles dans l'oxyde peut modi- fier le champ ou les caractéristiques de la région de canal et modifier ainsi le point de fonctionnement. Cet effet peut également être amélioré par la présente invention. Pour utiliser des capteurs de gaz sensibles chimique- ment, il faut une stratégie de fonctionnement pour minimiser les contraintes exercées sur la pièce. La proposition présentée ci-dessus fournit un paramètre de régulation permettant d'adapter la stratégie d'application du composant (c'est-à-dire le transistor à effet de champ). Un développement important de l'invention, concerne le mode dynamique lorsque les composants sensibles au gaz ne sont pas alimentés avec une tension constante mais fonctionnent selon des stra- tégies de fonctionnement définies. Une contrainte de polarisation constante dans le cas d'un transistor (transistor à effet de champ) permet en fonctionnement de saturer les défauts (notamment dans la région de canal) et d'assurer ainsi un état de fonctionnement défini par la réparti- tion des ions mobiles et avoir ainsi un point de fonctionnement cons- tant. Le composant ne fonctionne pas à un point de fonctionnement constant mais en des points de contrainte ou des durées de contrainte et de préparation pour des variations de tension de fonctionnement (c'est-à-dire la tension de préparation et la tension de saisie).

L'invention utilise l'effet des contraintes de polarisation constante pour arriver en fonctionnement à un niveau constant (en particulier dans la région de canal 135) pour la mesure des grandeurs de fonctionnement. Le fonctionnement de principe de la solution selon l'invention sera détaillé ci-après à l'aide du diagramme de la figure 2. Ce diagramme montre la courbe de la tension appliquée à l'électrode de porte 115 sur l'axe des ordonnées à différents instants t (le temps est reporté sur l'axe des abscisses). Après le branchement du transistor 100 (c'est-à-dire au début du démarrage du procédé pour déterminer le paramètre de gaz à l'instant de branchement -Li), le transistor 100 est sollicité par une précontrainte avant le mode de mesure ou de com- mande proprement dit ; cela signifie que pendant une durée de préparation t23 entre les instants t2 et t3, l'électrode de porte 115 reçoit une tension de préparation Uvs. L'éventuelle « contrainte » consisterait par exemple à appliquer à l'électrode de porte, une tension de porte UG éle- vée dépassant très largement celle du point de fonctionnement propre- ment dit (c'est-à-dire la tension UES du point de fonctionnement utilisée pendant la période de saisie suivante) sans appliquer de tension de drain (c'est-à-dire de tension entre le branchement de source et le branchement de drain). Aucun courant ne passera dans la région de canal du transistor 100 mais le champ élevé, déplace les électrons vers la porte, produisant la saturation des points de défaut de l'oxyde. A l'instant t3 à la fin de la durée préparatoire t23, l'électrode de porte 115 reçoit la tension de saisie UES et pendant la durée de saisie t33 jusqu'à l'instant t4, on détecte la grandeur de mesure 165 ; ici cela se fait par exemple après application d'une tension entre la région de source 140 et la région de drain 145 générant un courant dans la région de canal 135. Connaissant l'effet du composant gazeux 120 sur les propriétés électriques de l'électrode de porte 115 ou de la couche d'isolation 130, on peut ainsi déterminer, le paramètre de gaz 175 à l'entrée 170, à par- tir de la grandeur de mesure 165. Cette contrainte appliquée au transistor 100 (c'est-à-dire l'application de la tension de préparation Uvs à l'électrode de porte 115) peut se répéter pendant le fonctionnement pour réduire la dérive pendant le temps de fonctionnement. Pour cela, par exemple après l'instant t4 (c'est-à-dire la fin de la durée de saisie), on exécute de nouveau une étape d'application de la tension de préparation Uvs à l'électrode de porte 115 seulement sur une durée préparatoire t45 (plus courte) jusqu'à l'instant ts car le transistor 100 a déjà été préparé dans la première étape d'application au cours de la période t23 pour qu'il suffise mainte- nant de rafraîchir l'état souhaité de la matière semi-conductrice dans la région de canal 135. Dans une autre étape de saisie, au cours d'une seconde durée de saisie t56 allant jusqu'à l'instant t6, on peut de nouveau saisir la grandeur de mesure et à partir de cette grandeur de mesure, on détermine également de nouveau le paramètre de gaz 175. La répétition des cycles de préparation du transistor, suivis par une saisie de la grandeur de mesure sur une période de durée quelconque, donne une mesure très précise ou saisie de la grandeur de mesure à partir de laquelle on détermine alors le paramètre de gaz. En variante ou dans un autre environnement, on peut par exemple utiliser une tension de préparation Uvs dans la ou les étapes d'application et de signe algébrique différent de celui de la tension de saisie UES. Cela permet par exemple d'optimiser la région de canal 135 du transistor 100 d'une autre manière ou par rapport à la neutralisation de l'effet d'autres points de défaut ou d'autres ions mo- n biles que cela ne serait possible avec une tension de préparation de même signe algébrique que celui de la tension de saisie. Les durées de préparation peuvent être analogues ou aller dans le même sens que les durées de préparation pour le choix de la tension de préparation avec le même signe algébrique que la tension de saisie. Toutefois, il faut 10 s'assurer que l'amplitude de la tension de préparation est toujours su- périeure à la valeur de la tension de saisie car cela garantit que les propriétés électriques gênantes de la matière semi-conductrice de la région semi-conductrice 135 seront compensées par l'application à l'électrode de porte 115. La figure 3 montre une représentation de principe de 15 l'évolution chronologique de la tension d'électrode de porte UG qui est appliquée à l'électrode de porte 115 avec une tension de préparation Uvs de signe algébrique différent de celui de la tension de saisie UES. En d'autres termes, une autre possibilité consiste à exer- cer une contrainte négative sur le transistor qui pousse le transistor 20 100 fortement vers l'accumulation. Dans cet état de fonctionnement d'accumulation, le transistor 100 n'est pas conducteur et dans le canal 135, il y a toutefois les porteurs de charges opposés à ceux de l'inversion. Ces porteurs de charges ne peuvent toutefois pas réaliser la saturation des porteurs de charges d'oxyde. Suivant que les points de 25 défaut dans l'oxyde présentent de préférence des caractéristiques d'accepteur ou de donneur, on peut modifier différents mécanismes de contrainte. Cette façon de procéder en utilisant une précontrainte négative (tension de préparation) est représentée dans le diagramme de la figure 3. Un champ de contraintes à des températures élevées peut éga- 30 lement conduire à un décalage défini des ions mobiles dans l'oxyde. En appliquant la tension de contrainte, on réalise en quelque sorte un vieillissement anticipé du composant pour son fonctionnement proprement dit. En outre, par exemple après la mesure ou la saisie de la 35 grandeur de mesure dans l'étape de saisie (c'est-à-dire pendant la durée t23), on peut mesurer 400 la dérive ou la concentration des points de défaut comme cela est par exemple représenté dans le diagramme de la figure 4. Pour cela, selon la représentation de la figure 3, on applique une tension de préparation Uvs avec un autre signe algébrique que celui de la tension de saisie UES. Le résultat de cette mesure peut servir dans l'étape suivante d'application à l'électrode de porte 115 d'une tension de préparation en choisissant par exemple la tension de préparation pour compenser les effets de la matière semi-conductrice dans la région de canal 135 vis-à-vis du comportement en dérive ou de la concentration des points de défaut dans la région de canal 135. Cela permet de recon- naître sans équivoque une relaxation de la concentration des points de défaut lors de l'abaissement de la tension appliquée à l'électrode de porte 115 dans l'étape de saisie et de rétablir la matière semiconductrice de nouveau aussi rapidement que possible selon l'état ac- tuel dans un état optimum pour la saisie de la grandeur de mesure. La mesure 400 de la concentration des points de défaut/dérive peut consister par exemple à appliquer une tension UG à l'électrode de porte 115 dont l'amplitude est supérieure (et autre signe algébrique) que la tension de préparation Uvs. Cela permet de reconnaître la concentration actuelle des points de défaut qui influence la dérive de la grandeur de mesure. En fonction de la dérive mesurée ou concentration des points de défaut, on choisit la tension de préparation dans (seconde) étape d'application pendant la seconde durée préparatoire t4s ; cela n'est toutefois pas représenté à la figure 4 car on utilise la même valeur pour la tension de préparation Uvs que celle utilisée pendant la première appli- cation au cours de la première durée préparatoire t23 ce qui est explicité par la référence 400 à la figure 4. La figure 5 montre un ordinogramme de principe d'un exemple de réalisation du procédé 500 selon l'invention pour mesurer un paramètre de gaz à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz 100. Pour représenter l'exemple de réalisation du procédé 500, on utilise l'application de l'électrode de porte 115 selon la procédure présentée à la figure 4. Dans la première étape, on démarre 510 le procédé 500 (par exemple à l'instant ti selon la figure 1). Dans l'étape sui- vante, on applique 520 une tension de préparation Uvs à l'électrode de porte du transistor à effet de champ 100 pendant la durée préparatoire t23 (cette étape 520 d'application peut également être considérée comme consistant à appliquer une « précontrainte » au transistor). Ensuite, dans l'étape de saisie 520, on saisit la grandeur de mesure entre le branchement de source et le branchement de drain du transistor à effet de champ pendant la durée de saisie qui suit directement la durée préparatoire ; pendant la saisie de la grandeur de mesure, on applique à l'électrode de porte une tension de saisie de niveau inférieur à la valeur absolue de la tension de préparation. Dans cette étape, le transistor à effet de champ fonctionne dans un mode connu (encore appelé simple mode de fonctionnement). Si dans cette étape de saisie 530, on saisit la grandeur de mesure, on pourra dans l'étape suivante 535 déterminer le paramètre de gaz en utilisant la grandeur de mesure (c'est-à-dire en déterminant ce paramètre à partir de cette grandeur de mesure). Dans l'étape suivante, on mesure 540 la dérive de la grandeur de mesure comme valeur d'état 547 qui représente notamment une indication concernant l'état physique de la matière semi-conductrice dans la région de canal 135. Cette étape de mesure 540 peut également être considérée comme une partie d'une autre étape suivante d'application 545. Après l'étape de mesure 540, dans l'étape de calcul 550, on calcule une nou- velle tension de préparation Uvsi qui sera utilisée pour l'étape suivante d'application 520. L'application à l'électrode de porte 115 de la tension de préparation Uvsi calculée (tension éventuellement modifiée) se poursuit par l'étape de saisie 530 de la grandeur de mesure et l'étape de dé- termination 535 du paramètre de gaz à partir de cette grandeur de mesure. Ainsi, la proposition décrite ci-dessus est une procédure selon laquelle pendant (ou après) un état de fonctionnement, on commute brièvement dans un mode de contrainte en appliquant à l'élec- trode de porte 115 la tension de préparation pour s'opposer à la dérive de son point de fonctionnement. Pour régler une tension de préparation accordée si pos- sible sur un cas d'application concret, on procède suivant des règles plus précises ou on calcule cette tension de préparation. Cette solution offre la possibilité, de déterminer par exemple à l'aide d'autres procédés de mesure, la dérive et de calculer à partir de là, le signal de contrainte appliqué à partir des points de défaut mesurés. Par exemple, on peut utiliser le procédé de pompage de charges connu dans la technique de fabrication des semi-conducteurs (éventuellement sous une forme modi- fiée). Le procédé de pompage de charges (ou un procédé qui en est dé- duit) peut également s'utiliser pour déterminer le point de fonctionnement de l'accumulation dans le transistor à effet de champ 100. Ce procédé de mesure ne demande toutefois aucun autre branchement sur le transistor 100 contrairement au procédé de pompage de charges. Pendant le fonctionnement, l'utilisation d'une telle proposition permet, de mesurer la tension de la bande plate en pulsant le transistor profondément dans l'accumulation. Cela se fait en appliquant de temps en temps une tension négative (par exemple dans le cas d'un transistor de type n). Les points de défaut sont transformés dans leur charge si l'on atteint la tension de la bande plate. La tension de la bande plate est la tension appliquée de l'extérieur qui induit un champ électrique minimum dans le semi-conducteur. Si ensuite on mesure la caractéristique de transfert 600 du transistor (c'est-à-dire la caractéris- tique représentant l'intensité du courant entre le branchement de source 140 et le branchement de drain 145 pour la tension appliquée à l'électrode de porte 115, par exemple par rapport au branchement de drain 145), on peut constater si les charges des points de défaut ont été modifiés ou non. Une telle courbe de transfert 600 du transistor à effet de champ 100 est représentée aux figures 6A et 6B ; pour déterminer la courbe caractéristique de transfert 600, on applique tout d'abord un niveau de tension croissant à l'électrode de porte 115 pour obtenir une courbe de transfert 600 ayant une première branche 610 (croissante) et ensuite, on applique un niveau de tension décroissant à l'électrode de porte 115 pour obtenir une seconde branche 620 (descendante) de la courbe caractéristique de transfert 600. A la figure 6A, on a représenté la courbe caractéristique de transfert 600 dans le cas où la tension de la bande plate a été dépassée vers le bas alors qu'à la figure 6B, on a représenté la courbe caractéristique de transfert dans le cas où la ten- sion de la bande plate n'a pas été dépassée vers le bas. La pente de la courbe caractéristique de transfert 600 varie en fonction de la tension appliquée à l'électrode de porte 115 et il y a une hystérésis entre la branche croissante (branche 610) et la branche descendante (branche 620) de la courbe caractéristique de transfert, mesurée. la figure 6A, représente une courbe caractéristique de transfert 600 ayant une différence importante 630 entre l'intensité du courant passant entre le branchement de source de réflexion 140 et le branchement de drain 145 pour une tension de porte croissante et l'intensité du courant pour une tension de porte décroissante (chaque fois rapportée à la même valeur de tension de porte 640), ce qui permet de conclure à un changement de charge des points de défaut de la matière semi-conductrice de la région de canal 135. En revanche, dans la courbe caractéristique de transfert 600 selon la figure 6B, il y a uniquement une petite différence 630 de l'intensité du courant à travers la région de canal dans le cas d'une tension de porte croissante et décrois- sante (chaque fois rapportée également à la même valeur de tension de porte 640). Cette proposition permet ainsi de déterminer à quelle tension appliquée à l'électrode de porte il n'y a plus d'effet d'inversion de charge des points de défaut dans la matière semi-conductrice de la ré- gion de canal de sorte qu'à cette tension, il n'y a plus d'influences per- turbatrices pour la saisie de la grandeur de mesure. En cherchant à partir de quelle tension l'effet des points de défaut est neutralisé, cela permet ainsi de déterminer un point de fonctionnement ; on peut déterminer de manière concrète pour la présente application ou processus de mesure, la grandeur de la tension de saisie à utiliser et qu'il faut ap- pliquer à l'électrode de porte pendant la durée de saisie. Par exemple en exploitant cette courbe caractéristique de transfert 600, la différence entre une valeur sur la courbe caractéristique de transfert 600 dans le sens croissant par rapport à une valeur de la courbe caractéristique de transfert 620 dans le sens décroissant peut dépasser un seuil, c'est-à- dire que la dérive de la grandeur de mesure sera trop importante et ne pourra plus être tolérée. Dans ce cas, on peut adapter ou modifier la tension de saisie utilisée pour la saisie, par exemple en relevant ou en abaissant la tension de saisie. Des essais faits avec plusieurs tensions négatives permettent de constater si la tension respective de la bande plate a été dépassée. En cas de dépassement de la tension de bande plate, la courbe de transfert se décale d'une certaine plage de tension définie. L'invention peut s'appliquer à tous les capteurs à semi- s conducteur avec des composants à transistor à effet de champ, en par- ticulier des capteurs de gaz à semi-conducteur.

10 NOMENCLATURE 100 Transistor à effet de champ 110 Appareil de commande 115 Electrode de porte sensible aux gaz 120 Composant gazeux 125 Mélange de gaz et de fluide 130 Couche d'isolation 135 Région de canal 140 Région de branchement de source 145 Région de branchement de drain 150 Unité d'application d'une tension de préparation 155 Commutateur 160 Unité de saisie 165 Grandeur de mesure 170 Unité pour déterminer 175 Paramètre de gaz 500 Ordinogramme du procédé 510-550 Etapes de l'ordinogramme du procédé20

Claims (4)

1. REVENDICATIONS1°) Procédé (500) de mesure d'un paramètre de gaz (175) à l'aide d'un transistor à effet de champ sensible aux gaz (100), comprenant les étapes suivantes consistant à : appliquer (520, 545) une tension de préparation (Uvs) pendant une durée de préparation (t23) à l'électrode de porte (115) du transistor à effet de champ (100), saisir (530) une grandeur de mesure (165) entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) du transistor à effet de champ (100) pendant une durée de saisie (t34) directement après la durée de préparation (t23), et pendant la saisie (520) de la grandeur de mesure (165), appliquer une tension de saisie (UEs) à l'électrode de porte (115), tension ayant un niveau, et déterminer (535) le paramètre de gaz (175) en utilisant la grandeur de mesure saisie (165).
2. 2°) Procédé (500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape de détermination (535), on détermine le paramètre de gaz (175) en utilisant la grandeur de mesure (165) qui a été saisie exclusi- vement dans l'étape de saisie (530).
3. 3°) Procédé (500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape d'application (520, 545), on applique une tension de prépa- ration (Uvs) à l'électrode de porte (115) dont le signe algébrique est différent de celui de la tension de saisie (UEs) ou encore dans l'étape d'application (520, 545), on applique à l'électrode de porte (115) une tension de préparation (Uvs) qui a le même signe algébrique que la ten- sion de saisie (UEs).
4. 4°) Procédé (500) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on répète au moins une fois les étapes du procédé (500).355°) Procédé (500) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu' on exécute les étapes successives d'application (520, 545) avec des tensions de préparation (Uvs) utilisées dans l'étape d'application (520, 545) différentes et/ou en ce que les étapes exécutées successivement de la saisie (530) sont faites avec des durées de saisie (t34, t36) différentes. 6°) Procédé (500) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' après l'étape de saisie (530), on exécute en outre une étape consistant à déterminer (540, 550) une valeur d'état (547), cette valeur d'état (547) représentant un état physique dans la région de canal (135) entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) du transistor à effet de champ (110), * dans l'étape d'application (520), on applique une tension de prépa- ration (Uvsi) à l'électrode de porte (115) qui dépend de la valeur d'état (547). 7°) Procédé (500) selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape d'application (520), on applique une tension d'essai (U) croissante entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) suivie par une tension d'essai (U) décroissante et on mesure l'évolution (600) de l'intensité du courant (I) entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145), et dans l'étape de saisie (530), on applique une tension entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) qui dépend au moins d'une valeur de la courbe mesurée (600) de l'intensité du courant (I). 8°) Procédé (500) selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans l'étape de saisie (530), on modifie la tension appliquée entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) pour passer d'une première valeur de tension à une seconde valeur de ten-sion si l'amplitude de la différence (630) d'une valeur de la courbe (600) de l'intensité du courant (I) pour une valeur de tension d'essai (640) prédéfinie, lors de l'augmentation de la tension d'essai et d'une valeur de la courbe (600) de l'intensité du courant (I) pour la valeur prédéfinie de la tension d'essai (640) lorsque la tension d'essai diminue, dépasse un seuil prédéfini. 9°) Appareil de commande (10) exécutant les étapes du procédé (500) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans des unités (150, 160, 170) et consistant à : appliquer (520, 545) une tension de préparation (Uvs) pendant une durée de préparation (t23) à l'électrode de porte (115) du transistor à effet de champ (100), saisir (530) une grandeur de mesure (165) entre le branchement de source (140) et le branchement de drain (145) du transistor à effet de champ (100) pendant une durée de saisie (t34) directement après la durée de préparation (t23), et pendant la saisie (520) de la grandeur de mesure (165), appliquer une tension de saisie (UEs) à l'électrode de porte (115), tension ayant un niveau, et déterminer (535) le paramètre de gaz (175) en utilisant la grandeur de mesure saisie (165). 10°) Produit programme d'ordinateur comportant un code programme pour la mise en oeuvre du procédé (500) selon l'une des revendications 1 à 8 lorsque le produit programme est appliqué par un appareil de com- mande (110).30