Circuito CMOS para el control de temperatura de sensores de gas MOX

Abstract

En los últimos años, la contaminación del aire y la detección de gases nocivos se han convertido en una vertiente en la investigación. Por ello, hoy en día se han desarrollado diversos sensores capaces de detectar diferentes gases, por ejemplo, los sensores químico-resistivos y los de tipo metal-óxido-semiconductor (sensores MOX), los cuales se destacan entre otras tecnologías. Los sensores de gas MOX permiten detectar múltiples gases con una alta sensibilidad y además son compatibles con tecnologías de integración CMOS. Los sensores MOX combinan un elemento de sensado de gas y un elemento de calentamiento para la selectividad de gases. Actualmente, la modulación de la temperatura de operación es una de las técnicas más usadas para mejorar la selectividad y estabilidad de los sensores de gas MOX. En este trabajo se propone un circuito de control on/off para la modulación de la temperatura de operación de sensores MOX utilizando la resistencia del calentador para monitorear su temperatura. Este circuito permite aplicar diferentes técnicas de modulación de temperatura tales como la técnica de modulación por pulsos, la técnica de modulación por ondas periódicas y el control a diferentes niveles de la temperatura de operación para la generación de matrices virtuales de sensores mediante un solo sensor. El circuito se diseñó en una tecnología CMOS de 180nm y se simuló usando un modelo simple del sensor comercial AS-MLC de AppliedSensor. El circuito propuesto permite alcanzar exactitudes de 0.2 Ω en el valor de la resistencia del calentador, el cual, corresponde aproximadamente a un error de 1 °C en la temperatura de operación del sensor.