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Accès ouvert déclaré 2026 article

A highly linear current-mode phase-based differential readout for interdigitated capacitive gas sensors

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Rattachement africain : it. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Capacitive sensors based on interdigitated electrodes (IDCs) represent a solution for highly sensitive detection of environmental gases, thanks to their strong dependence on dielectric variations induced by analyte adsorption. This work presents an IDC-based gas sensor functionalized with a hydrogel-based sensitive layer, together with a dedicated analog readout circuit. The sensing mechanism relies on the modulation of the effective permittivity of the functional layer upon gas exposure, resulting in capacitance variations in the sub-picofarad range. These variations (to 27 pF, from a baseline of 9 pF) are converted into measurable voltage signals through a differential phase-shift architecture, based on the Second-Generation Voltage Conveyor (VCII), allowing inherent rejection of common-mode electrical disturbances and reduced sensitivity to parasitic effects. Thanks to the intrinsic linear phase response around the operating point, the sensor system achieves a highly linear capacitance-phase-voltage transduction over the experimentally investigated range, with a coefficient of determination of approximately 𝑅 2 = 0 . 9 9 7 , simplifying calibration and improving accuracy. Parametric simulations of a CMOS VCII implementation show a capacitance-to-voltage sensitivity of 1.81 mV/pF and a resolution of 0.019 pF. Experimental results on a PCB prototype, based on the AD844, configured as a VCII, confirm the approach, with sensitivity around 103.31 mV/pF and a minimum detectable capacitance variation of approximately 0.33 pF. Gas sensing experiments demonstrate promising performance for H₂O, O₂, and CO₂ detection, under controlled laboratory conditions, in terms of sensitivity and resolution, confirming the feasibility of the proposed approach as a highly linear laboratory-scale platform for capacitive gas-sensing investigations.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
A highly linear current-mode phase-based differential readout for interdigitated capacitive gas sensors
Date Crossref
01/12/2026
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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