WO2006122875A1 - Schaltungsanordnung zum betrieb eines gassensor-arrays - Google Patents

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WO2006122875A1
WO2006122875A1 PCT/EP2006/061969 EP2006061969W WO2006122875A1 WO 2006122875 A1 WO2006122875 A1 WO 2006122875A1 EP 2006061969 W EP2006061969 W EP 2006061969W WO 2006122875 A1 WO2006122875 A1 WO 2006122875A1
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sensor
circuit arrangement
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semiconductor
gas
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PCT/EP2006/061969
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Siegbert Steinlechner
Bernd Schumann
Thorsten Ochs
Bernhard Kamp
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
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    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0031—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector comprising two or more sensors, e.g. a sensor array

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for operating a sensor array, in particular a gas sensor array for detecting gases, according to the preamble of claim 1.
  • sensor arrays are often used for the detection of gases, in particular of exhaust gases in automotive technology. These sensor arrays are made up of several non-selective gas sensors, using suitable signal evaluation, for example by means of neural networks, with these Arrays of one or more gases can be detected selectively.
  • resistive semiconductor sensors are used for detection in these sensor arrays, for example those based on tin dioxide.
  • the present invention is based on the idea of reducing the number of electrical contacts on sensor arrays concerned here by using diodes, preferably by using Schottky diodes known per se as metal-semiconductor junctions.
  • the circuit arrangement according to the invention for operating a sensor array which has at least one signal line has the special feature that the at least one signal line is branched into at least two parallel line branches and that in each case a sensor and a diode are arranged in the at least two parallel line branches, the at least two diodes each having opposite blocking directions.
  • the polarity of the electrical potential applied to the signal line can be determined whether the measuring current flows through one or the other sensor, the diodes arranged in the opposite blocking direction blocking at least the majority of the sensor that is not selected by the line branch of the respectively unselected sensor, or ideally even essentially all of the current through the unselected sensor.
  • Schottky diodes are used and these are arranged directly on a ceramic substrate. As a result, the number of external supply lines can be reduced even further, and in addition those described at the beginning
  • Schottky diodes have the particular advantage over conventional diodes based on PN junctions (for example in doped silicon or germanium) that they can be realized in a form resistant to high temperatures and that they can be applied comparatively easily to the ceramic substrates mentioned.
  • the circuit arrangement according to the invention can be produced using conventional thick-film technology and thus inexpensively. This applies in particular if, according to a further embodiment, semiconducting metal oxides are used.
  • the present invention can not only be used to operate the above-described gas sensor arrays with the advantages mentioned, but generally. also in the case of sensor arrays constructed from other sensor types, for example in the sensor arrays consisting of resistive or even non-resistive sensors described below, provided that at least two sensors can be operated via a single electrical signal line.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the circuit arrangement according to the invention
  • FIG. 2a shows an inventive circuit arrangement with an ohmic contact on a Schottky diode according to a first embodiment using different metals
  • FIG. 2b shows a circuit arrangement according to the invention with an ohmic contact on a Schottky diode according to a second embodiment using a gradient in the doping concentration or using successive layers of different semiconductors;
  • FIG. 3a shows a circuit arrangement according to the invention with a combination of a Schottky diode and a gas-sensitive resistive sensor according to a first embodiment, in which an ohmic contact is realized by using different metals;
  • 3b shows a circuit arrangement according to the invention with a combination of a Schottky diode and a gas-sensitive resistive sensor according to a second - A -
  • Fig. 1 shows a circuit arrangement according to the invention in a schematic diagram.
  • a signal line 100 branches at a first branch point 105 into two parallel line branches 110, 115.
  • the two line branches 110, 115 are brought together to form a derivative 125.
  • a resistive sensor 130, 135 Arranged in each of the two line branches 110, 115 is a resistive sensor 130, 135 in the exemplary embodiments described below, i.e. both sensors 130, 135 are driven by only one signal line 100.
  • the present invention basically. can also be used with non-resistive sensors, provided that they are also operated via an electrical signal line.
  • a first Schottky diode 140 is arranged in the first line branch 110, with its positive electrical pole 145 towards the first branch point 105 and with its negative pole 150 towards the second branch point 120.
  • a second Schottky diode 155 is arranged in the second line branch 115, namely with opposite polarity compared to the first Schottky diode 140, i. the positive pole 160 towards the first branch point 105 and the negative pole 165 towards the second branch point 120.
  • the two Schottky diodes 140, 155 are arranged to the left or right of the respective sensors 130, 135 in the illustration. It also does not matter how the two Schottky diodes 140, 155 are electrically polarized, they only have to be polarized in opposite directions.
  • the polarity of an electrical potential applied to the signal line 100 can now be used to determine whether the measuring current flowing through the signal line 100 and the two line branches 110, 115 passes through one sensor 130 or the other sensor 135 flows through. Therefore, one of the two sensors 130, 135 can be used solely by means of the
  • Polarity of the applied potential can be selected. I.e. It is only by using the two Schottky diodes 140, 155 in the arrangement shown in FIG. 1 that it is possible to address or select the two resistive sensors 130, 135 via only one signal line 100.
  • the Schottky diodes 140, 155 are preferably applied directly to a ceramic substrate. As a result, the number of external supply lines can be further reduced, as described in detail below. This also reduces or even prevents the contacting problems mentioned at the outset.
  • the effect mentioned is exploited that Schottky diodes can be produced in a high-temperature-resistant form compared to conventional diodes and can therefore be applied comparatively easily to ceramic substrates. This means that conventional thick-film technology can be used. This is especially true when semiconducting metal oxides are used.
  • a Schottky diode consists of a metal-semiconductor junction.
  • the metal has a greater tendency to accept electrons than the semiconductor. As a result, electrons pass from an edge layer of the semiconductor into the metal.
  • the electron-depleted layer has a blocking effect on the current flow. Depending on the direction of an applied potential, the effect of the blocking surface layer can be increased or decreased.
  • Gas sensor substrate are applied. This is illustrated below using the exemplary embodiments shown in FIGS. 2a, b and 3a, b.
  • the Schottky diode is arranged separately from the actual gas-sensitive sensor, whereas in the two embodiments shown in FIGS. 3a and 3b, the Schottky diode is combined with the sensor, i.e. the sensor is integrated into the semiconductor of the Schottky diode.
  • FIG. 2a comprises a substrate 200, on which a semiconductor 205 is applied centrally in the present illustration.
  • the semiconductor material 205 borders on a first lead 210 made of a metallic conductor material with a relatively high electrical work function for electrons.
  • a first metal-semiconductor junction which has an effect blocking the electrical current, is formed in a manner known per se.
  • the semiconductor material 205 borders on a second lead 220 (or “lead” according to FIG. 1) made of a metallic conductor material with an electron work function which is relatively low with respect to the first conductor material.
  • a second metal-semiconductor junction is formed, likewise in a manner known per se, which, however, only acts as an ohmic contact.
  • the aforementioned electronic properties of the first and second metal-semiconductor junctions serve to avoid the disadvantageous effect already mentioned which is caused by the two metal-semiconductor junctions.
  • a protective layer can be provided which separates the Schottky diode from the surrounding gas atmosphere. Even if the gas-sensitive material itself acts as a semiconductor of the Schottky diode, the protection in question can be provided by covering the contact area between metal and semiconductor. In the present exemplary embodiment, therefore, a cover layer 230 is additionally provided on the semiconductor layer 205 for protection against such a gas effect, which completely covers the semiconductor 205 and into it Areas of the two supply lines 210, 220 overlap.
  • Suitable materials for the semiconductor layer 205 are, for example, high-temperature-resistant silicon carbide or semiconducting metal oxides (for example TiO 2 , SnO 2 , WO 3 , Cr 2 O 3 ) in different dopings.
  • Precious metals such as gold, platinum, palladium, rhodium or
  • a semiconductor material 300 is again applied centrally to a substrate 305.
  • Semiconductor 300 again to a first lead 310 made of a metallic conductor.
  • a second supply line or discharge line 315 formed from a metallic conductor material is again arranged.
  • the semiconductor 300 in the region 320, 325 near the second lead 315 is doped for the reasons already mentioned, specifically with a gradient in the doping concentration.
  • the two partial regions 320, 325 represent regions with different degrees of doping, i.e. the gradient mentioned is achieved in reality by discrete grading of the degree of doping.
  • the metals used for the contacting can be identical or have approximately the same work functions.
  • a cover (protective) layer 330 with the properties mentioned can also be provided here.
  • Such an ohmic contact can be created in the following alternative ways: 1) The semiconductor is contacted with two different metallic conductors, as shown in FIG. 2a. The metal with the lesser tendency to accept electrons from the semiconductor forms the ohmic contact;
  • the semiconductor located between the two metallic contacts is modified at the location of the ohmic contact so that its tendency to attach electrons to the
  • the semiconductor is converted from the semiconducting to the metallic (or ribbon-conducting) state by a suitable doping (see FIG. 2b). It can make sense to use a slowly increasing doping gradient;
  • a transition layer made of a further semiconducting material or several successive layers made of further semiconducting materials is used. These layers have a progressively decreasing tendency to donate electrons to the metal.
  • the semiconductor is doped so high at the point of ohmic contact that its charge carrier concentration increases so much that the thickness of the depletion edge layer becomes small. It can make sense to use a slowly increasing doping gradient;
  • alternatives 1) and 3) are known techniques of ohmic contacting in Schottky diodes based on “conventional” semiconductors such as Si or Ge.
  • the respective gas-sensitive material (semiconducting metal oxide, for example TiO 2 , SnO 2 , WO 3 , Cr 2 O 3 ) is itself used as the material for the Schottky diode.
  • a first feed line 405 made of a metallic conductor material with a relatively high electronic work function is arranged on a substrate 400 on the one side (in the present case on the left).
  • a second feed or discharge line 410 which is made of a conductor material with a relatively low work function for electrons. Between these two lines 405, 410 is - in
  • this layer 415 is produced in the present exemplary embodiment by means of thick film or thick layer technology.
  • a protective layer 420 against the influence of gas can also be provided in the edge regions of this gas-sensitive layer 415.
  • feed lines 505, 510 formed on both sides from metallic conductors are arranged on a substrate 500.
  • a gas-sensitive layer 515 made of semiconducting metal oxide is again arranged between these two lines 505, 510.
  • layer 515 is provided with a gradient 520 in the doping concentration of the semiconducting metal oxide.
  • a protective layer 525 against the action of gas can also be provided in the edge regions of the gas-sensitive layer 515.
  • the resistance of the gas-sensitive sensor is measured not with a direct voltage but with an alternating voltage which is impressed with a constant bias voltage.
  • the polarity of the bias voltage can be used to control which gas-sensitive sensor is addressed, as described above. Furthermore, it is possible to use different voltage values (at least 2) for a DC measurement, each of which is greater than that
  • Breakdown voltage of the Schottky diode results in a manner known per se from the slope of the respective current / voltage characteristic.
  • one of the two Schottky diodes per signal line is omitted. In this case, only the resistance of a gas-sensitive sensor is measured in the current direction in which the Schottky diode blocks. In the other current direction, a sum signal is measured, which comes from both gas-sensitive sensors.
  • FIGS. 4a to 4d now show different circuit variants for operating or for forming a sensor array affected here.
  • three gas-sensitive sensors are operated or measured via a signal line (see FIG. 4a).
  • the circuit arrangement shown in FIG. 4a has two resistive sensors 600, 605 corresponding to FIG. 1, which are operated by means of the parallel connection shown via the one signal line 610 and the one lead 615. These sensors 600, 605 are selected in the manner described using the two Schottky diodes 620, 625.
  • the circuit arrangement comprises a further parallel loop 630, in which an additional resistive sensor 635 is arranged. However, this parallel loop 630 does not include a Schottky diode.
  • the resistance of the sensor 635 which is not connected in series to a Schottky diode, is measured for small applied measuring voltages. At voltages (positive or negative) that are greater than the breakdown voltage of the Schottky diodes 620, 625, a sum signal is again measured.
  • This first circuit variant is particularly suitable when the gas-sensitive sensor 635 not coupled to a Schottky diode has a significantly greater ohmic resistance than the sensors 600, 605 coupled to a Schottky diode 620, 625. In this case, this does not interfere with one Schottky diode coupled gas sensitive sensor 635 the resistance measurement of the other sensors 600, 605 only a little. However, this variant leads to reduced measuring accuracy.
  • the further circuit variants have combinations of the circuit variants described above, each consisting of Schottky diodes and gas-sensitive resistive sensors, in order to provide the largest possible number of individual sensors in the sensor arrays.
  • a total of 2 * n * k individual sensors 725 - 780 is realized with k signal lines 700 - 710 and n derivatives 715, 720.
  • the signal lines 700 - 710 are divided into two at branch points 785 - 795 parallel sensor pairs according to FIG. 1.
  • Two individual sensors 725, 730, etc. are assigned to two Schottky diodes 797, 799, etc., in accordance with FIG. 1.
  • the four parallel conductors divide into 2x4 parallel lines in the present case.
  • An individual sensor 870-884 is arranged in each of these lines.
  • the 2x4 parallel lines become six derivatives 860, 865 at six third connection points 885-895
  • the present circuit variant has the advantage that Schottky diodes can be saved, but can only be realized if the Schottky diodes can be constructed separately from the gas-sensitive sensors, since in the present embodiment between the Schottky diodes 820-835 and the Sensors 870-884 the second branch points 840-855 must be arranged.
  • the signal lines 900-915 open into first branch points 920-955.
  • These first branch points 920-955 each form parallel line paths, in each of which a Schottky diode / Sensor pair 996 - 1006 or 980 - 990 is arranged.
  • a further parallel line path 960, 975 is formed at the first two branch points 925, 950.
  • two further parallel line paths are formed at second branching or connection points 965, 970, in which two further optional sensors 992, 994 are arranged, each with associated Schottky diodes 993, 995.
  • a possible measuring current path (in the present case between the two
  • Signal lines 900, 905) which is indicated by appropriate polarity of the respective signal voltage due to the present arrangement and polarity of the Schottky diodes 996-1006 and 993, 995 without further measures (ie automatically) trains.
  • the dotted line 1010 indicates one at this measuring current path
  • FIG. 4d enables an arrangement of 2 * (n-1) individual sensors with n signal lines, and without using the optional additional gas-sensitive sensors according to FIG. 4a. Taking into account the optional additional gas-sensitive sensors, a sensor array of a total of 2 * n individual sensors is even possible.
  • an additional leakage current can flow, which impairs the accuracy of the measurement.
  • this leakage current can be kept small if the
  • the measurement voltage is greater than the breakdown voltage of the Schottky diodes located along the measurement current path, it remains lower than the sum of the breakdown voltages of the Schottky diodes located along the leakage current path.
  • the structure of an individual sensor corresponds to the structure shown in FIGS. 3a and 3b.
  • the protective layer over the ohmic contact can be retained.
  • the resistance of the actual semiconductor layer is negligible here.
  • a voltage necessary for constant current flow through the Schottky diode is sensed as the measurement signal.

Abstract

Bei einer Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Sensor- Arrays, insbesondere eines Gassensor- Arrays zur Detektion von Gasen, welches wenigstens eine Signalleitung (100) aufweist, ist vorgesehen, daß eine Signalleitung (100) in zwei parallele Leitungszweige (110, 115) verzweigt ist und daß in den zwei parallelen Leitungszweigen (110,115) jeweils ein Sensor (130,135) und eine Diode (140,155) , bevorzugt jeweils eine Schσttky-Diode, angeordnet sind, wobei die zwei Dioden (140,155) jeweils elektrisch entgegengesetzt gepolt sind. Mittels der unterschiedlich gepolten Dioden (140,155) wird ermöglicht, die zwei Sensoren (130, 135) über nur eine einzige Signalleitung (100) anzusprechen. Allein durch entsprechende Polung des an die Signalleitung angelegten elektrischen Potentials kann bestimmt werden, ob der Meßstrom durch den einen oder den anderen Sensor fließt.

Description

Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Gassensor- Arrays
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Sensor- Arrays, insbesondere eines Gassensor- Arrays zur Detektion von Gasen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Für die Detektion von Gasen, insbesondere von Abgasen in der Automobiltechnik, werden häufig sog. „Sensor- Arrays" verwendet. Diese Sensor- Arrays sind aus mehreren nicht-selektiven Gassensoren aufgebaut, wobei mittels geeigneter Signalauswertung, bspw. durch neuronale Netzwerke, mit diesen Arrays eines oder mehrere Gase selektiv nachgewiesen werden kann.
In den meisten Fällen werden in diesen Sensor-Arrays resistive Halbleitersensoren zur Detektion verwendet, bspw. solche auf der Basis von Zinndioxid. Ein Problem bei der
Anwendung solcher Arrays ist, daß die Sensoren einzeln kontaktiert werden müssen, was wiederum eine hohe Anzahl an Kontakten des Sensors zu externen Zuleitungen erfordert.
Dies führt insbesondere bei zukünftig angestrebten Anwendungen im Automobilbereich, in dem insbesondere Keramiksubstrate eingesetzt werden, zu dem weiteren Problem, daß die Kontakte sehr geringe Abmessungen aufweisen müssen und zudem sehr dicht nebeneinander angeordnet werden müssen. Eine solche Kontaktanordnung verringert u.a. die Schüttelfestigkeit der Sensoren erheblich, so daß diese nicht im Automobilbereich eingesetzt werden können.
Es ist daher wünschenswert, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb bzw. zur elektrischen Kontaktierung solcher Sensor-Arrays bereitzustellen, mittels derer die Anzahl erforderlicher Kontakte verringert werden kann. Vorteile der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Anzahl der elektrischen Kontakte an hier betroffenen Sensor- Arrays durch Verwendung von Dioden, bevorzugt durch Verwendung von als Metall-Halbleiter-Übergänge an sich bekannten Schottky- Dioden, zu verringern.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Sensor-Arrays, welches wenigstens eine Signalleitung aufweist, weist die Besonderheit auf, daß die wenigstens eine Signalleitung in wenigstens zwei parallele Leitungszweige verzweigt ist und daß in den wenigstens zwei parallelen Leitungszweigen jeweils ein Sensor und eine Diode angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Dioden jeweils entgegengesetzte Sperrichtungen besitzen.
Durch den Einsatz unterschiedlich gepolter Dioden wird ermöglicht, wenigstens zwei Sensoren über eine einzige Signalleitung anzusprechen. Allein durch entsprechende
Polung des an die Signalleitung angelegten elektrischen Potentials kann bestimmt werden, ob der Meßstrom durch den einen oder den jeweils anderen Sensor fließt, wobei die jeweils in entgegengesetzter Sperrichtung angeordneten Dioden zumindest den überwiegenden Anteil des durch den Leitungszweig des jeweils nicht selektierten Sensors blockieren oder im Idealfall sogar im wesentlichen den gesamten Strom durch den jeweils nicht selektierten Sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Schottky-Dioden verwendet und diese direkt auf einem Keramiksubstrat angeordnet. Dadurch kann die Anzahl der externen Zuleitungen noch weiter verringert werden und zusätzlich die eingangs beschriebenen
Kontaktierungsprobleme vermindert oder sogar verhindert werden. Es ist anzumerken, daß Schottky-Dioden gegenüber herkömmlichen Dioden auf Basis von PN-Übergängen (z.B. in dotiertem Silizium oder Germanium) den besonderen Vorteil haben, in hochtemperaturfester Form realisierbar zu sein und vergleichsweise leicht auf den genannten Keramiksubstraten aufgebracht werden zu können. So kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mittels konventioneller Dickschichttechnik und damit kostengünstig hergestellt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß weiterer Ausführungsform halbleitende Metalloxide verwendet werden. Es ist hervorzuheben, daß die vorliegende Erfindung nicht nur zum Betrieb der vorbeschriebenen Gassensor-Arrays mit den genannten Vorteilen eingesetzt werden kann, sondern grds. auch bei aus anderen Sensortypen aufgebauten Sensor-Arrays, bspw. bei den nachfolgend noch beschriebenen aus resistiven oder sogar nicht-resistiven Sensoren bestehenden Sensor-Arrays, sofern wenigstens zwei Sensoren über eine einzige elektrische Signalleitung betrieben werden können.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, anhand von Ausführungsbeispielen eingehender beschrieben, aus denen sich weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.
In der Zeichnung zeigen im einzelnen
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
Fig. 2a eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem ohmschen Kontakt an einer Schottky-Diode gemäß einer ersten Ausführungsform unter Verwendung unterschiedlicher Metalle;
Fig. 2b eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem ohmschen Kontakt an einer Schottky-Diode gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Verwendung eines Gradienten in der Dotierkonzentration bzw. unter Verwendung von aufeinander folgenden Schichten unterschiedlicher Halbleiter;
Fig. 3a eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Kombination aus einer Schottky-Diode und einem gassensitiven resistiven Sensor gemäß einer ersten Ausführungsform, bei der ein ohmscher Kontakt durch Verwendung unterschiedlicher Metalle realisiert ist;
Fig. 3b eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Kombination aus einer Schottky-Diode und einem gassensitiven resistiven Sensor gemäß einer zweiten - A -
Ausführungsform, bei der ein ohmscher Kontakt durch Verwendung unterschiedlicher
Halbleiter bzw. unterschiedlicher Dotiergradienten realisiert ist; und
Fig. 4a-d Varianten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei denen jeweils mehrere gassensitive Sensoren mit nur einer Signalleitung verbunden sind.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer Prinzipdarstellung. Eine Signalleitung 100 verzweigt sich an einem ersten Verzweigungspunkt 105 in zwei parallele Leitungszweige 110, 115. An einem zweiten Verzweigungspunkt 120 werden die beiden Leitungszweige 110, 115 zu einer Ableitung 125 zusammengeführt. In den beiden Leitungszweigen 110, 115 ist jeweils ein in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen resistiver Sensor 130, 135 angeordnet, d.h. beide Sensoren 130, 135 werden von der nur einen Signalleitung 100 getrieben. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung grds. auch bei nicht resistiven Sensoren eingesetzt werden kann, sofern auch diese über eine elektrische Signalleitung betrieben werden. In dem ersten Leitungszweig 110 ist eine erste Schottky-Diode 140 angeordnet, und zwar mit ihrem positiven elektrischen Pol 145 zum ersten Verzweigungspunkt 105 hin und mit ihrem negativen Pol 150 zum zweiten Verzweigungspunkt 120 hin. In dem zweiten Leitungszweig 115 ist eine zweite Schottky-Diode 155 angeordnet, und zwar mit gegenüber der ersten Schottky-Diode 140 entgegengesetzter Polung, d.h. dem positiven Pol 160 zum ersten Verzweigungspunkt 105 hin und dem negativen Pol 165 zum zweiten Verzweigungspunkt 120 hin.
Es ist anzumerken, daß es vorliegend nicht darauf ankommt, ob die Schottky-Dioden
140, 155 in der Darstellung links oder rechts von den jeweiligen Sensoren 130, 135 angeordnet sind. Auch kommt es nicht darauf an, wie die beiden Schottky-Dioden 140, 155 elektrisch gepolt sind, sie müssen lediglich jeweils entgegengesetzt gepolt sein.
Durch die Polung eines an die Signalleitung 100 angelegten elektrischen Potentials kann nun bestimmt werden, ob der durch die Signalleitung 100 und die beiden Leitungszweige 110, 115 fließende Meßstrom durch den einen Sensor 130 oder den anderen Sensor 135 hindurch fließt. Daher kann jeweils einer der beiden Sensoren 130, 135 allein mittels der
Polung des angelegten Potentials selektiert werden. D.h. erst durch den Einsatz der beiden Schottky-Dioden 140, 155 in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist es möglich, die beiden resistive Sensoren 130, 135 über nur die eine Signalleitung 100 anzusprechen bzw. zu selektieren.
Die Schottky-Dioden 140, 155 werden bevorzugt direkt auf ein Keramik-Substrat aufgebracht. Dadurch kann die Anzahl der externen Zuleitungen, wie nachfolgend noch im Detail beschrieben, weiter verringert werden. Zudem werden dadurch auch die eingangs genannten Kontaktierungsprobleme vermindert oder sogar verhindert. Hierbei wird sich der genannte Effekt zunutze gemacht, daß Schottky-Dioden gegenüber herkömmlichen Dioden in hochtemperaturfester Form herstellbar sind und daher vergleichsweise leicht auf Keramik-Substrate aufgebracht werden können. Dadurch kann konventionelle Dickschichttechnik zum Einsatz kommen. Dies gilt insbesondere dann, wenn halbleitende Metalloxide verwendet werden.
Eine Schottky-Diode besteht, wie eingangs bereits erwähnt, aus einem Metall-Halbleiter- Übergang. Das Metall hat eine größere Tendenz zur Aufnahme von Elektronen als der Halbleiter. Dadurch gehen Elektronen aus einer Randschicht des Halbleiters in das Metall über. Die elektronenverarmte Schicht wirkt blockierend auf den Stromfluß. Je nach Richtung eines angelegten Potentials kann der Effekt der blockierenden Randschicht verstärkt oder gemindert werden.
Auf dem Weg des Meßstroms über die Signalleitung 100, den jeweils selektierten Sensor 130, 135 und die Ableitung 125 liegen zwangsläufig zwei solche Metall-Halbleiter- Übergänge, da sowohl die Signalleitung 100 als auch die Ableitung 125 ebenfalls aus einem Metall gebildet sind. Dies würde ohne besondere Maßnahmen dazu führen, daß zwei Dioden entgegengesetzter Durchlaßrichtung in Reihe hintereinander geschaltet sind. Der Stromfluß würde also unabhängig von der Polung der Meßspannung blockiert. Es ist daher in den meisten Fällen erforderlich, daß sich die beiden Metall-Halbleiter- Übergänge so voneinander unterscheiden, daß möglichst nur einer der beiden Übergänge eine den elektrischen Strom blockierende Wirkung entfaltet und der andere lediglich als ein ohmscher Kontakt wirkt. Schottky-Dioden der vorliegenden Art können auf verschiedenen Wegen auf ein einen
Gassensor aufweisendes Substrat aufgebracht werden. Dies wird nachfolgend anhand der in den Figuren 2a, b und 3a, b gezeigten Ausführungsbeispiele illustriert. Bei den beiden in den Figuren 2a und 2b gezeigten Ausführungsformen wird die Schottky-Diode getrennt von dem eigentlichen gassensitiven Sensor angeordnet, wohingegen bei den beiden in den Figuren 3a und 3b gezeigten Ausführungsformen die Schottky-Diode mit dem Sensor kombiniert wird, d.h. der Sensor in den Halbleiter der Schottky-Diode integriert wird.
Die in der Fig. 2a gezeigte Ausführungsform umfaßt ein Substrat 200, auf dem in der vorliegenden Darstellung mittig ein Halbleiter 205 aufgebracht ist. Auf der vorliegend linken Seite grenzt das Halbleitermaterial 205 an eine erste Zuleitung 210 aus einem metallischen Leitermaterial mit relativ hoher elektrischer Austrittsarbeit für Elektronen. An der Grenzfläche 215 zwischen dem Halbleiter 205 und dem ersten metallischen Leiter 210 bildet sich in an sich bekannter Weise ein erster eine den elektrischen Strom blockierende Wirkung entfaltender Metall-Halbleiter-Übergang aus. Auf der vorliegend rechten Seite grenzt das Halbleitermaterial 205 an eine zweite Zuleitung 220 (bzw. ,Ableitung' gemäß Fig. 1) aus einem metallischen Leitermaterial mit bezüglich des ersten Leitermaterials relativ geringer Elektronen- Austrittsarbeit. An der Grenzfläche 225 zwischen dem Halbleiter 205 und dem zweiten metallischen Leiter 220 bildet sich, ebenfalls in an sich bekannter Weise, ein zweiter Metall-Halbleiter-Übergang aus, der allerdings lediglich als ohmscher Kontakt wirkt. Die genannten elektronischen Eigenschaften des ersten und des zweiten Metall-Halbleiter-Übergangs dienen zur Vermeidung des bereits genannten durch die beiden Metall-Halbleiter-Übergänge hervorgerufenen nachteiligen Effekts.
Da sich die Zusammensetzung der Gasatmosphäre auf die Eigenschaften von Schottky- Dioden auswirken kann, kann eine Schutzschicht vorgesehen werden, welche die Schottky-Diode von der umgebenden Gasatmosphäre trennt. Auch wenn das gassensitive Material selbst als Halbleiter der Schottky-Diode wirkt, kann durch Überdeckung des Kontaktbereichs zwischen Metall und Halbleiter der betreffende Schutz vorgesehen werden. Auf der Halbleiterschicht 205 ist deshalb in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Deckschicht 230 zum Schutz vor einer solchen Gaseinwirkung vorgesehen, welche den Halbleiter 205 vollständig abdeckt und bis in die Bereiche der beiden Zuleitungen 210, 220 überlappend hinein reicht.
Als Material für die Halbleiterschicht 205 kommen bspw. hochtemperaturbeständiges Siliciumcarbid oder halbleitende Metalloxide (z.B. TiO2, SnO2, WO3, Cr2O3) in unterschiedlichen Dotierungen in Betracht. Als Material für die metallischen Leiter kommen vorzugsweise Edelmetalle wie z.B. Gold, Platin, Palladium, Rhodium bzw.
Legierungen dieser Metalle in Betracht. Es ist aber auch eine Verwendung metallisch leitender Oxide wie z.B. Lanthanmanganat, Lanthanchromit, Lanthancobaltat denkbar.
Bei der in Fig. 2b gezeigten Ausführungsform ist wieder mittig ein Halbleitermaterial 300 auf einem Substrat 305 aufgebracht. Vorliegend zur linken Seite grenzt der
Halbleiter 300 wieder an eine erste Zuleitung 310 aus einem metallischen Leiter. Vorliegend zur rechten Bildseite ist wieder eine aus einem metallischen Leitermaterial gebildete zweite Zu- bzw. Ableitung 315 angeordnet. Im Unterschied zur Fig. 2a ist der Halbleiter 300 im Bereich 320, 325 nahe der zweiten Zuleitung 315 aus den bereits genannten Gründen dotiert, und zwar mit einem Gradienten in der Dotierkonzentration.
Die beiden Teilbereiche 320, 325 stellen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Bereiche mit unterschiedlichem Dotierungsgrad dar, d.h. der genannte Gradient wird in der Realität durch diskrete Abstufung des Dotierungsgrades erreicht. Bei dieser Ausführungsform können die für die Kontaktierung verwendeten Metalle identisch sein bzw. in etwa gleiche Austrittsarbeiten aufweisen.
Alternativ zur genannten Gradientendotierung kann vorgesehen sein, in diesem Bereich weitere Halbleiter in aufeinanderfolgenden Schichten anzuordnen, wobei die Schichten bevorzugt ebenfalls einen Gradienten in der Dotierung, und zwar in Richtung der Schichtabfolge, ausbilden. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2a kann auch hier zusätzlich eine Deck-(Schutz-)schicht 330 mit den genannten Eigenschaften vorgesehen sein.
Nachfolgend werden nun die bereits erwähnten verschiedenen Realisierungsmöglichkeiten des erforderlichen ohmschen Kontakts, und zwar bei
Verwendung von halbleitenden Metalloxiden, erläutert. Ein solcher ohmscher Kontakt kann in diesem Fall auf den folgenden alternativen Wegen erzeugt werden: 1) Der Halbleiter wird wie in der Fig. 2a dargestellt mit zwei verschiedenen metallischen Leitern kontaktiert. Das Metall mit der geringeren Tendenz, Elektronen aus dem Halbleiter aufzunehmen, bildet den ohmschen Kontakt;
2) der zwischen den beiden metallischen Kontakten befindliche Halbleiter wird an der Stelle des ohmschen Kontakts so modifiziert, daß seine Tendenz, Elektronen an das
Metall abzugeben verringert wird. Hierfür sind z.B. folgende Maßnahmen denkbar:
a) Der Halbleiter wird an der Stelle des ohmschen Kontakts durch eine geeignete Dotierung vom halbleitenden in den metallisch (bzw. bandleitenden) Zustand überführt (s. Fig. 2b). Dabei kann es sinnvoll sein, einen langsam ansteigenden Dotiergradienten zu benutzen;
b) Es wird eine Übergangsschicht aus einem weiteren halbleitenden Material oder mehrere aufeinanderfolgende Schichten aus weiteren halbleitenden Materialien verwendet. Diese Schichten haben eine fortschreitend abnehmende Tendenz, Elektronen an das Metall abzugeben.
3) Der Halbleiter wird an der Stelle des ohmschen Kontakts so hoch dotiert, daß seine Ladungsträgerkonzentration so weit ansteigt, daß die Dicke der Verarmungsrandschicht gering wird. Dabei kann es sinnvoll sein, einen langsam ansteigenden Dotiergradienten zu benutzen;
4) Es sind auch beliebige Kombinationen zwischen den Alternativen 1) - 3) möglich.
Es ist anzumerken, daß es sich bei den Alternativen 1) und 3) um bekannte Techniken der ohmschen Kontaktierung bei Schottky-Dioden auf Basis von „konventionellen" Halbleitern wie Si oder Ge handelt.
Bei den weiteren Ausführungsformen gemäß den Figuren 3a und 3b wird das jeweilige gassensitive Material (halbleitendes Metalloxid, z.B. TiO2, SnO2, WO3, Cr2O3) selbst als Material für die Schottky-Diode verwendet. In dem in der Fig. 3a gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf einem Substrat 400 auf der einen (vorliegend linken) Seite eine erste Zuleitung 405 aus einem metallischen Leitermaterial mit einer relativ hohen elektronischen Austrittsarbeit angeordnet. Auf der gegenüberliegenden (vorliegend rechten) Seite befindet sich eine zweite Zu- bzw. Ableitung 410, welche aus einem Leitermaterial mit einer relativ geringen Austrittsarbeit für Elektronen hergestellt ist. Zwischen diesen beiden Leitungen 405, 410 ist - im
Unterschied zu den Figuren 2a und 2b - eine gassensitive Schicht 415 aus halbleitendem Metalloxid angeordnet. Wie durch die Partikel angedeutet, ist diese Schicht 415 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Dickfϊlm- bzw. Dickschichttechnik hergestellt. In den Randbereichen dieser gassensitiven Schicht 415 kann aus den bereits genannten Gründen ebenfalls eine Schutzschicht 420 vor Gaseinwirkung vorgesehen sein.
Bei dem in der Fig. 3b gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf einem Substrat 500 beidseitig aus metallischen Leitern gebildete Zuleitungen 505, 510 angeordnet. Zwischen diesen beiden Leitungen 505, 510 ist wieder eine gassensitive Schicht 515 aus halbleitendem Metalloxid angeordnet. Auf der vorliegend rechten Seite der gassensitiven
Schicht 515 ist allerdings in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gradient 520 in der Dotierkonzentration des halbleitenden Metalloxids vorgesehen. In den Randbereichen der gassensitiven Schicht 515 kann aus den bereits genannten Gründen ebenfalls eine Schutzschicht 525 vor Gaseinwirkung vorgesehen sein.
In den meisten Anwendungsfällen wird es vorkommen, daß der Spannungsabfall an der Diode die Widerstandsmessung stört. Es kann daher gemäß einem hier zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, den Widerstand des gassensitiven Sensors nicht mit einer Gleichspannung, sondern mit einer Wechselspannung zu messen, welche einer konstanten Biasspannung aufgeprägt ist. Durch Messung des
Wechselstromanteils des durch den Sensor fließenden Stroms ist es möglich, selektiv nur den Widerstand der gassensitiven Schicht zu messen. Durch die Polung der Biasspannung kann wie oben geschildert gesteuert werden, welcher gassensitive Sensor angesprochen wird. Weiterhin ist es möglich, bei einer Gleichstrommessung verschiedene Spannungswerte (mindestens 2) zu verwenden, die jeweils größer sind als die
Durchbruchsspannung der Schottky-Diode. Der Widerstand des gassensitiven Sensors ergibt sich in an sich bekannter Weise aus der Steigung der jeweiligen Strom/Spannungs- Kennlinie. Gemäß einer hier ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform entfällt eine der beiden Schottky-Dioden pro Signalleitung. In diesem Fall wird in der Stromrichtung, in der die Schottky-Diode sperrt, nur der Widerstand eines gassensitiven Sensors gemessen. In der anderen Stromrichtung wird ein Summensignal gemessen, das von beiden gassensitiven Sensoren herrührt.
In den Figuren 4a bis 4d werden nun verschiedene Schaltungsvarianten zum Betrieb bzw. zur Bildung eines hier betroffenen Sensor-Arrays gezeigt. Gemäß einer ersten Variante werden drei gassensitive Sensoren über eine Signalleitung betrieben bzw. vermessen (s. Fig. 4a). Die in der Fig. 4a gezeigte Schaltungsanordnung weist entsprechend der Fig. 1 zwei resistive Sensoren 600, 605, welche mittels der gezeigten Parallelschaltung über die eine Signalleitung 610 und die eine Ableitung 615 betrieben werden. Diese Sensoren 600, 605 werden in der beschriebenen Weise mittels der beiden Schottky-Dioden 620, 625 selektiert. Die Schaltungsanordnung umfaßt eine weitere Parallelschleife 630, in der ein zusätzlicher resistiver Sensor 635 angeordnet ist. Diese Parallelschleife 630 umfaßt allerdings keine Schottky-Diode. In dieser Variante wird bei kleinen angelegten Meßspannungen nur der Widerstand des nicht zu einer Schottky-Diode in Serie geschalteten Sensors 635 gemessen. Bei Spannungen (positiv oder negativ), die größer sind als die Durchbruchspannung der Schottky-Dioden 620, 625 wird wiederum ein Summensignal gemessen. Diese erste Schaltungsvariante ist insbesondere dann geeignet, wenn der nicht mit einer Schottky-Diode gekoppelte gassensitive Sensor 635 einen deutlich größeren ohmschen Widerstand aufweist als die mit einer Schottky-Diode 620, 625 gekoppelten Sensoren 600, 605. In diesem Fall stört der nicht mit einer Schottky- Diode gekoppelte gassensitive Sensor 635 die Widerstandsmessung der anderen Sensoren 600, 605 nur wenig. Allerdings führt diese Variante zu einer reduzierten Meßgenauigkeit.
Wie aus den Figuren 4b bis 4d zu ersehen, weisen die weiteren Schaltungsvarianten Kombinationen aus den zuvor beschriebenen Schaltungsvarianten jeweils bestehend aus Schottky-Dioden und gassensitiven resistiven Sensoren auf, um bei den Sensor-Arrays eine möglichst hohe Anzahl an Einzelsensoren bereitzustellen. Bei dem in der Fig. 4b dargestellten Schaltung wird bei k Signalleitungen 700 - 710 und n Ableitungen 715, 720 eine Anzahl von insgesamt 2*n*k Einzelsensoren 725 - 780 realisiert. Die Signalleitungen 700 - 710 teilen sich an Verzweigungspunkten 785 - 795 in jeweils zwei parallele Sensorpaare gemäß der Fig. 1 auf. Jeweils zwei Einzelsensoren 725, 730 etc. sind entsprechend der Fig. 1 zwei Schottky-Dioden 797, 799 etc. zugeordnet.
Die in der Fig. 4c dargestellte Variante umfaßt k Signalleitungen 800, 805, welche sich an zwei ersten Verzweigungspunkten 810, 815 (d.h. vorliegend k=2) in jeweils zwei parallele Leitungspfade aufteilen, in denen jeweils eine Schottky-Diode 820 - 835 angeordnet ist. An bzgl. der Signalflußrichtung hinter den Schottky-Dioden 820 - 835 angeordneten vier zweiten Verzweigungspunkten 840 - 855 teilen sich die vier parallelen Leiter in vorliegend 2x4 parallele Leitungen auf. In diesen Leitungen ist jeweils ein Einzelsensor 870 - 884 angeordnet. Die 2x4 Parallelleitungen werden an vorliegend sechs dritten Verknüpfungspunkten 885 - 895 wieder zu zwei Ableitungen 860, 865
(vorliegend n=2) zusammengeführt. Es versteht sich, daß die Anzahl der Signalleitungen 800, 805 und der Ableitungen 860, 865, d.h. die Werte von k und n, nur bevorzugt sind und daher je nach Anwendungszweck des Sensor- Arrays variieren können, sofern die hierin beschriebenen Schaltungsbedingungen erfüllt ist. Die vorliegende Schaltungsvariante hat den Vorteil, daß Schottky-Dioden eingespart werden können, ist jedoch nur dann realisierbar, wenn die Schottky-Dioden getrennt von den gassensitiven Sensoren aufgebaut werden können, da in der vorliegenden Ausführungsform zwischen den Schottky-Dioden 820 - 835 und den Sensoren 870 - 884 die zweiten Verzweigungspunkte 840 - 855 angeordnet sein müssen.
Die in der Fig. 4d gezeigte Variante hat n=4 Signalleitungen 900 - 915. Die Signalleitungen 900 - 915 münden in erste Verzweigungspunkte 920 - 955. Durch diese ersten Verzweigungspunkte 920 - 955 werden jeweils parallele Leitungspfade gebildet, in denen jeweils ein Schottky-Dioden/Sensor-Paar 996 - 1006 bzw. 980 - 990 angeordnet ist. An den beiden ersten Verzweigungspunkten 925, 950 bildet sich ein weiterer paralleler Leitungspfad 960, 975 aus. In dem Leitungspfad 960, 975 sind an zweiten Verzweigungs- bzw. -Verknüpfungspunkten 965, 970 zwei weitere parallele Leitungspfade ausgebildet, in denen zwei weitere optionale Sensoren 992, 994 mit jeweils zugeordneten Schottky-Dioden 993, 995 angeordnet sind. Durch die gepunktete Linie 1008 wird ein möglicher Meßstrompfad (vorliegend zwischen den beiden
Signalleitungen 900, 905) angedeutet, welcher sich durch entsprechende Polung der jeweiligen Signalspannung aufgrund der vorliegenden Anordnung und Polung der Schottky-Dioden 996 - 1006 und 993, 995 ohne weitere Maßnahmen (d.h. automatisch) ausbildet. Zusätzlich deutet die gepunktete Linie 1010 einen bei diesem Meßstrompfad
1008 möglichen Leckstrompfad 1010 an.
Die in der Fig. 4d gezeigte Variante ermöglicht bei n Signalleitungen, und zwar ohne Verwendung der optionalen zusätzlichen gassensitiven Sensoren gemäß Fig. 4a, eine Anordnung von 2*(n-l) Einzelsensoren. Unter Berücksichtigung der optionalen zusätzlichen gassensitiven Sensoren wird sogar ein Sensor-Array von insgesamt 2*n Einzelsensoren ermöglicht. Bei Verwendung der optionalen zusätzlichen Sensoren ergibt sich allerdings der bereits erwähnte Nachteil, daß neben dem eigentlichen Meßstrom noch ein zusätzlicher Leckstrom fließen kann, der die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt. Dieser Leckstrom kann jedoch klein gehalten werden, wenn die
Meßspannung zwar größer als die Durchbruchsspannung der längs des Meßstrompfads befindlichen Schottky-Dioden ist, jedoch geringer bleibt als die Summe der Durchbruchsspannungen der längs des Leckstrompfads befindlichen Schottky-Dioden.
Es ist hervorzuheben, daß die Erfindung auch bei Gassensoren einsetzbar ist, welche an
Stelle der resistiven (schichtförmigen) Sensoren auf gassensitiven Schottky-Dioden beruhen. In diesem Fall entspricht der Aufbau eines einzelnen Sensors dem in den Figuren 3a und 3b dargestellten Aufbau. Jedoch entfällt in dieser Ausführungsform zumindest ein Teil der genannten Schutzschicht 420, 525, und zwar der Teil, welcher über dem Kontakt 215, 225 angeordnet ist, der die Diodenwirkung entfaltet, die genannte
Schutzschicht. Die Schutzschicht über dem ohmschen Kontakt kann jedoch erhalten bleiben. Im Unterschied zu den oben diskutierten Varianten unter Verwendung resistiver Gassensoren ist hier der Widerstand der eigentlichen Halbleiterschicht vernachlässigbar. Als Meßsignal wird in diesem Ausführungsbeispiel eine für konstanten Stromfluß durch die Schottky-Diode notwendige Spannung sensiert.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Sensor- Arrays, insbesondere eines Gassensor- Arrays zur Detektion von Gasen, welches wenigstens eine Signalleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Signalleitung in wenigstens zwei parallele Leitungszweige verzweigt ist und daß in den wenigstens zwei parallelen Leitungszweigen jeweils wenigstens ein Sensor und wenigstens eine seriell zu dem jeweiligen Sensor geschaltete Diode angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei Dioden elektrisch entgegengesetzte Sperrichtungen aufweisen und wobei mittels Polung eines an die wenigstens eine Signalleitung angelegten elektrischen Potentials bestimmt wird, ob mindestens der überwiegende Anteil des durch die wenigstens eine Signalleitung fließenden elektrischen Stroms durch den Sensor des ersten parallelen Leitungszweigs oder durch den Sensor des zweiten parallelen Leitungszweigs fließt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Dioden durch Schottky-Dioden gebildet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottky-Dioden direkt auf einem Keramiksubstrat angeordnet sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schottky-Dioden in Dickschichttechnik hergestellt sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb eines Sensor- Arrays mit aus einem Halbleitermaterial gebildeten Gassensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Gassensoren aus einem halbleitenden Metalloxid gebildet sind.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb eines Sensor- Arrays mit aus einem Halbleitermaterial gebildeten Gassensoren, welche wenigstens zwei Metall-Halbleiter-Übergänge aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß einer der wenigstens zwei Metall-Halbleiter-Übergänge in einer den elektrischen Strom blockierenden Wirkung ausgebildet ist und der jeweils andere Metall-Halbleiter-
Übergang als ohmscher Kontakt ausgebildet ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor in den Halbleiter der Diode integriert ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzschicht angeordnet ist, welche die Diode und/oder den Metall-Halbleiter-Übergang von einer das Sensor-Array umgebenden Gasatmosphäre trennt.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter aus hochtemperaturbeständigem Siliciumcarbid oder aus halbleitendem Metalloxid, bevorzugt TiO2, SnO2, WO3, Cr2O3 in gleichen oder variierenden Dotierungen, gebildet ist und daß die metallische Signalleitung aus einem Edelmetall, bevorzugt Gold, Platin, Palladium, Rhodium oder Legierungen dieser Metalle oder aus metallisch leitendem Oxid, bevorzugt Lanthanmanganat und/oder Lanthanchromit und/oder Lanthancobaltat gebildet ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter im Bereich einer Signalleitung dotiert ist, und zwar bevorzugt mit einem Gradienten in der Dotierkonzentration oder mit einer diskreten Abstufung des Dotierungsgrades.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial auch als Material für die Schottky-Diode verwendet wird.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb eines aus resistiven Gassensoren gebildeten Sensor- Arrays, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand wenigstens eines Gassensors mit einer Wechselspannung gemessen wird, welche einer konstanten Grundspannung aufgeprägt ist, wobei der elektrische Widerstand des wenigstens einen Gassensors mittels Messung des Wechselstromanteils des durch den jeweiligen Gassensor fließenden Stroms selektiv sensiert wird und wobei durch die Polung der Grundspannung gesteuert wird, welcher Gassensor angesprochen wird.
13. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Betrieb eines aus resistiven Gassensoren gebildeten Sensor-Arrays, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand wenigstens eines Gassensors mit einer Gleichspannung gemessen wird, wobei wenigstens zwei unterschiedliche Spannungswerte verwendet werden, die jeweils größer sind als die Durchbruchsspannung der Diode.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Betrieb eines aus resistiven Sensoren gebildeten Sensor-Arrays, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Signalleitung in wenigstens drei parallele Leitungszweige verzweigt ist, wobei in wenigstens zwei der wenigstens drei parallelen Leitungszweige jeweils wenigstens ein resistiver Sensor und wenigstens eine seriell zu dem jeweiligen resistiven Sensor geschaltete Diode angeordnet sind, und daß in dem wenigstens dritten Leitungszweig ein zusätzlicher resistiver Sensor ohne eine in Serie geschaltete Diode angeordnet ist, wobei bei relativ kleinen angelegten Meßspannungen nur der Widerstand des zusätzlichen Sensors gemessen wird und wobei bei Spannungen, welche größer sind als die Durchbruchspannung der wenigstens zwei Dioden, ein Summensignal gemessen wird.
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