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2020
Journal Article
Titel
Erkennung und Kompensation von Vergiftung durch Siloxane auf Halbleitergassensoren im temperaturzyklischen Betrieb
Alternative
Identification and compensation of siloxane poisoning in metal oxide semiconductor gas sensors in temperature cycled operation
Abstract
Wir präsentieren eine Untersuchung zur Auswirkung, Erkennung und Kompensation von Vergiftung durch Siloxane auf Halbleitergassensoren im temperaturzyklischen Betrieb. Mit dem in Innenräumen häufig anzutreffenden OMCTS (Octamethylcyclotetrasiloxan) wird ein auf Zinndioxid basierender Halbleitergassensor (AS-MLV-P2) gezielt in mehreren Schritten vergiftet (bis max. 9,77 ppm h) und regelmäßig mit Hilfe von randomisierten Gasangeboten am Beispiel von Innenraumluftqualität charakterisiert. Durch die differenzielle Oberflächenreaktion - eine spezielle Form des Temperaturzyklus basierend auf dem Sauerwald-Baur-Modell - können wir zeigen, dass die Reaktionsrate auf dem Sensor durch die Vergiftung stark abnimmt. Gleichzeitig kann durch die umgekehrte Betrachtung dieses Betriebes - der differenziellen Oberflächenoxidation - der Vergiftungs-Zustand des Sensors quantitativ bestimmt werden und die erhaltenen Sensorsignale für kleine Vergiftungen korrigiert werden.
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We present a study on siloxane poisoning on metal oxide semiconductor gas sensors in temperature cycled operation focussing on detection and compensation. The frequently found siloxane OMCTS (Octamethylcyclotetrasiloxane) is used to deteriorate the sensor in several steps (max. dosage 9.77 ppm h) which is frequently characterized by randomized gas exposures representing indoor air quality measurements. With the differential surface reduction - a special form of the temperature cycle based on the Sauerwald-Baur-Model - we show that the reaction rate on the sensor surface lowers with siloxane exposure. At the same time the inverted operation - the differential surface oxidation - allows to determine this deterioration quantitatively and to compensate the sensor signals for low dosages.