MOSSensoren

MOS-Sensoren, auch MOS-Gassensoren genannt, sind Sensoren, die auf Halbleiter-Metalloxid-Schichten basieren. Typische Materialien sind SnO2, WO3 oder ZnO. Sie werden in der Gasdetektion und Luftqualitätsmessung eingesetzt, weil sie kostengünstig, kompakt und gut skalierbar sind.

Funktionsprinzip: Die Metalloxid-Schicht wird durch ein Heizelement auf Betriebstemperatur gehalten. Gasmoleküle adsorbieren an der Oberfläche und reagieren dort, wodurch sich die Ladungsträger verändern. Reduzierende Gase senken den Widerstand, oxidierende erhöhen ihn. Die Messgröße ist meist der Widerstandswechsel der Sensorik.

Aufbau: Ein MOS-Sensor besteht aus einem Substrat mit Interdigitated-Elektroden, einer Heizung und der empfindlichen Metalloxid-Schicht. Oft sind Sensoren in Arrays angeordnet, um eine breitere Gasabdeckung zu ermöglichen. Die Reaktivität hängt stark von Temperatur, Feuchte und Beladung ab.

Stärken und Einschränkungen: MOS-Sensoren sind günstig, robust und empfindlich gegenüber vielen Gasen. Allerdings weisen sie oft geringe Selektivität auf; verschiedene Gase erzeugen ähnliche Signale. Feuchtigkeit, Temperatur und Alterung beeinflussen Messungen, weshalb Kalibrierung und Kompensation erforderlich sind. Sensor-Arrays mit Mustererkennung erhöhen die Zuverlässigkeit.

Anwendungen: Luftqualitätsmessung in Gebäuden, Sicherheits- und Brandschutz, Industrieprozesse, Umweltmonitoring sowie tragbare Gaswarngeräte. Sie finden sich in Smart-Home-Geräten, Fahrzeugdiagnostik und Forschung, wo kostengünstige Gasdetektion gefragt ist.

Entwicklungen: Forschungen zielen auf bessere Selektivität durch Dotierung, Nanostrukturen der Oberfläche und KI-gestützte Mustererkennung in Sensor-Arrays. Weitere Ansätze adressieren geringeren Energieverbrauch, schnellere Reaktionszeiten und bessere Temperaturstabilität.