Modelling and simulation of thin film semiconductor metal oxide gas sensor response
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BERKAN ATMAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Yusuf Uludağ
Eş Danışman: Gürkan Karakaş
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Metal oksit bazlı yarı iletken gaz sensörleri üstün özellikleri nedeniyle dikkat çekmiştir. Son elli yılı aşan süredir algılama mekanizmasının gerçek doğasını, en uygun materyali ve optimum çalışma koşullarını anlamak için kapsamlı bir araştırma yapılmıştır. SnO2, yıllar içinde bir gaz sensörünün gerekli gereksinimlerinin çoğunu karşılayabileceği için büyük ilgi görmüştür. Her ne kadar kalay oksite dayalı ticari olarak temin edilebilen gaz sensörleri mevcut olsa da ve kalay oksit bazlı gaz sensörlerine yönelik birçok çalışma adanmış olmasına rağmen, hala cevaplanmamış ve yetersiz açıklamaları olan birçok soru vardır. Bu çalışmada, kapsamlı bir yaklaşıma sahip matematiksel bir model geliştirerek, CO-hava karışımı ortamında bir n-tipi yarı iletken gaz sensörünün karmaşık dinamik davranışı üzerine difüzyon, kinetik parametreler, film kalınlığı etkileri yönünden o sorulara değinilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca oluşturulan model, tepki/geri kazanım dinamiklerini, akım yoğunluğu dağılımından elde edilen elektrik akımı açısından analiz etme imkanı sunar. Zaman bağlı modele dayalı simülasyonların sonuçları, kalınlığın arttırılmasının hassasiyeti önemli ölçüde azalttığını, buna karşılık tepki süresini biraz azalttığını göstermektedir. Difüzyonun konsantrasyon profilleri ve akım yoğunluğu dağılımları üzerindeki etkileri ve bunların neticeleri kapsamlı bir şekilde tartışıldı. Yüksek sıcaklık, sensörlerin daha düşük tepki ve geri kazanım süreleriyle sonuçlandı. Hassasiyetin sıcaklık bağımlılığı, yüzey kinetiğinin aktivasyon enerjilerinin rekabetçi etkileri ve difüzyon etkisi yönünden açıklanmıştır.