Figure 2. Theoretical and experimental dependence of the output frequency of 

the autogenerator transducer on methane concentration 

 
Calculations showed that according to the formula (13), the sensitivity of the 

device was in the range from 300 ppm to 1000 ppm 270 Hz/ppm, and in the range from 
1000 ppm to 5000 ppm – 120 Hz/ppm. The necessary parameter values for theoretical 
calculations were obtained from [14, 15]. 

The circuit of a microelectronic gas concentration sensor with a frequency output 

is shown in Figure 3. The proposed scheme of a microelectronic gas concentration 
sensor is built on a transistor structure of three bipolar transistors on a single crystal 
HFA3046. The scheme on electrodes of the collector-emitter of the bipolar transistor 
VT3 and the base-emitter of the bipolar transistor VT2 have a volt-ampere 
characteristic with a declining area corresponding to the appearance of a negative 
differential resistance. The operating point of the autogenerator from direct current is 
selected on the falling area of the volt-ampere characteristics. 

The oscillating system of the autogenerator (Fig. 3) consists of the capacitance 

existing on the collector-emitter VT3 electrodes, capacitance C1 as well as the external 
inductance L1. The resistances R1-R3 provide the mode of operation of transistors 
VT1, VT2 and VT3 from direct current. 

 

Figure 3. Electrical circuit of the gas sensor with frequency output 

 

- 491 -