Para empezar, no soy un experto en tecnología de semiconductores de gran brecha ni en detección de gases, pero estoy respondiendo esto porque Quora me sugirió esta pregunta y traté de entenderla a partir del poco conocimiento que tengo y llegué a Una conclusión algo lógica. Así que continúa bajo tu propio riesgo. 😀
Hasta donde yo sé, el intervalo de banda de un material a una temperatura particular decide la conductividad de ese material a esa temperatura particular . La temperatura, parece ser la clave aquí. ¿Por qué temperatura preguntas? Bueno, la brecha de banda de un material corresponde a la energía requerida por un electrón para saltar desde el piso superior de la banda de valencia (donde no es lo suficientemente móvil como para conducir libremente) para llegar a la planta baja de la banda de conducción (donde, como su nombre lo indica, el electrón puede conducir libremente). ¿De dónde viene esta energía? ¡Una de las varias respuestas posibles es el calor! Vea esta foto como referencia ((obviamente) no dibujada a escala): 
Ahora aquí está mi teoría: para que un sensor de gas semiconductor funcione, debe detectar (o detectar) el gas. ¿Cómo se sabrá si el sensor de gas ha detectado gas o no? Sus propiedades (o quizás una propiedad singular) tienen que ser diferentes en presencia de gas en comparación con lo que eran en ausencia de gas. ¿Qué propiedad de un semiconductor se decide por su banda prohibida? ¡Conductividad a una temperatura particular !
Digamos que uso un semiconductor normal como el silicio como sensor de gas. Citando la página de wikipedia sobre detectores de gas (detector de gas):
- ¿Estás satisfecho con los cambios constantes?
- ¿Cómo podemos viajar en el tiempo?
- Si disparara la envoltura de un globo aerostático volador con un rifle, ¿el agujero cambiaría significativamente el rendimiento del globo?
- Se lanza una pelota hacia arriba desde el suelo con velocidad 5. Al mismo tiempo, se lanza otra pelota con velocidad 2 desde una altura de 10. ¿Cuándo se enfrentarán?
- En cascada, ¿por qué la temperatura varía de arriba a abajo?
Los sensores de semiconductores detectan gases mediante una reacción química que tiene lugar cuando el gas entra en contacto directo con el sensor. El dióxido de estaño es el material más común utilizado en los sensores de semiconductores, [10] y la resistencia eléctrica en el sensor disminuye cuando entra en contacto con el gas monitoreado. La resistencia del dióxido de estaño es típicamente de alrededor de 50 kΩ en el aire, pero puede caer a alrededor de 3.5 kΩ en presencia de metano al 1%. [11] Este cambio en la resistencia se usa para calcular la concentración de gas.
Debería funcionar bien, siempre que el cambio en la conductividad se deba al gas y no a la temperatura.
Ahora, se podría requerir un sensor de gas para operar a altas temperaturas (por ejemplo, para detectar gases que salen de la chimenea de alguna industria). ¿Qué les sucede a los semiconductores a altas temperaturas? Los electrones en ellos adquieren energía y saltan a la banda de conducción. El semiconductor se vuelve más y más conductor. Puede llegar a ser tan conductivo que la diferencia en la conductividad debido a la presencia de gas puede no ser suficiente para distinguirlo de la situación en la que el gas estaba ausente y simplemente la temperatura era alta .
¿Qué pasa si ahora usamos un semiconductor que tiene un ancho de banda ancho? Será capaz de operar a altas temperaturas (ya que debido a la gran brecha de banda, los electrones deben recibir una energía térmica mucho mayor) mejor que un compañero semiconductor con una brecha de banda más pequeña. ¡Ahora, debería poder detectar el gas incluso a altas temperaturas!
Tiene sentido para mi. Espero que esto responda tu pregunta. Siéntase libre de decirme dónde podría estar equivocado. 🙂
