半導體氣敏材料有哪些好的期刊
『壹』 半導體氣敏感測器為什麼在高溫下工作呢
主要是半導體氣敏材料需要在一定溫度下對待測氣體有足夠的吸附,氣體分子可以充分在氣敏材料表面(及晶界)擴散,引起材料的熱電阻變化,這時測量電路就可以測量的准確。簡單的說就是不加熱氣敏材料不夠「靈敏」,有待測氣體時材料本身電阻變化幅度不大,測不準。
氣敏感測器的應用主要有:一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂勠11、R12蘺檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息從而可以進行檢測、監控、報警還可以通過介面電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。 由於氣體種類繁多, 性質各不相同不可能用一種感測器檢測所有類別的氣體因此能實現氣-電轉換的感測器種類很多按構成氣敏感測器材料可分為半導體和非半導體兩大類。目前實際使用最多的是半導體氣敏感測器因此本文主要講述半導體氣敏元件的有關原理及應用。
半導體氣敏感測器是利用待測氣體與半導體表面接觸時,產生的電導率等物理性質變化來檢測氣體的。 按照半導體與氣體相互作用時產生的變化只限於半導體表面或深入到半導體內部,可分為表面控制型和體控制型,前者半導體表面吸附的氣體與半導體間發生電子接受,結果使半導體的電導率等物理性質發生變化,但內部化學組成不變,後者半導體與氣體的反應,使半導體內部組成發生變化而使電導率變化。 按照半導體變化的物理特性,又可分為電阻型和非電阻型,電阻型半導體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時,其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度廠半導體式氣敏元件則是根據氣體的吸附和反應,使其某些關系特性發生改變無對氣體進行直接或間接的檢測,如二極體伏安特性和場效應晶體管的閾值電壓變化來檢測被測氣體的。
『貳』 氧化半導體氣敏靈敏度的影響因素有哪些
材料的化學元素組成
貴金屬表面修飾
微結構調控
測試溫度和濕度等合成及測試條件
『叄』 進行半導體氣敏測試前為什麼要將基片老化老化的原理和目的是什麼
進行半導體氣敏測試前要將基片老化是測試規范上的要求,因為氣敏材料新舊反應不同,有必要以老化來確保長期的功能一致;老化的原理是模擬長期使用的弱化和污染,目的是確定材料的質量保證。
『肆』 半導體氣敏感測可以用哪個軟體怎麼模擬
主要是半導體氣敏材料需要在一定溫度下對待測氣體有足夠的吸附,氣體分內子可以充分在氣敏材料容表面(及晶界)擴散,引起材料的熱電阻變化,這時測量電路就可以測量的准確。 簡單的說就是不加熱氣敏材料不夠「靈敏」,有待測氣體時材料本身電阻變化幅
『伍』 氣敏電阻的工作原理及其特性
常用的主要有接觸燃燒式氣體感測器、電化學氣敏感測器和半導體氣敏感測器等。接觸燃燒式氣體感測器的檢測元件一般為鉑金屬絲(也可表面塗鉑、鈀等稀有金屬催化層),使用時對鉑絲通以電流,保持300℃~400℃的高溫,此時若與可燃性氣體接觸,可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒,因此,鉑絲的溫度會上升,鉑絲的電阻值也上升;通過測量鉑絲的電阻值變化的大小,就知道可燃性氣體的濃度。電化學氣敏感測器一般利用液體(或固體、有機凝膠等)電解質,其輸出形式可以是氣體 直接氧化或還原產生的電流,也可以是離子作用於離子電極產生的電動勢。半導體氣敏感測器具有靈敏度高、響應快、穩定性好、使用簡單的特點,應用極其廣泛;半導體氣敏元件有N型和P型之分。
N型在檢測時阻值隨氣體濃度的增大而減小;P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。象SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料,屬於 N型半導體,在200~300℃溫度它吸附空氣中的氧,形成氧的負離子吸附,使半導體中的電子密度減少,從而使其電阻值增加。當遇到有能供給電子的可燃氣 體(如CO等)時,原來吸附的氧脫附,而由可燃氣體以正離子狀態吸附在金屬氧化物半導體表面;氧脫附放出電子,可燃行氣體以正離子狀態吸附也要放出電子, 從而使氧化物半導體導帶電子密度增加,電阻值下降。可燃性氣體不存在了,金屬氧化物半導體又會自動恢復氧的負離子吸附,使電阻值升高到初始狀態。這就是半 導體氣敏元件檢測可燃氣體的基本原理。 目前國產的氣敏元件有2種。一種是直熱式,加熱絲和測量電極一同燒結在金屬氧化物半導體管芯內;另一種是旁熱式,這種氣敏元件以陶瓷管為基底,管內穿加熱絲,管外側有兩個測量極,測量極之間為金屬氧化物氣敏材料,經高溫燒結而成。
以SnO2氣敏元件為例,它是由0.1--10um的晶體集合而成,這種晶體是作為N型半導體而工作的。在正常情況下,是處於氧離子缺位的狀態。當遇到離解能較小且易於失去電子的可燃性氣體分子時,電子從氣體分子向半導體遷移,半導體的載流子濃度增加,因此電導率增加。而對於P型半導體來說,它的晶格是陽離子缺位狀態,當遇到可燃性氣體時其電導率則減小。
氣敏電阻的溫度特性如圖2.4.1所示,圖中縱坐標為靈敏度,即由於電導率的變化所引起在負載上所得到的值號電壓。由曲線可以看出,SnO2在室溫下雖能吸附氣體,但其電導率變化不大。但當溫度增加後,電導率就發生較大的變化,因此氣敏元件在使用時需要加溫。
此外,在氣敏元件的材料中加入微量的鉛、鉑、金、銀等元素以及一些金屬鹽類催化劑可以獲得低溫時的靈敏度,也可增強對氣體種類的選擇性。 氣敏電阻根據加熱的方式可分為直熱式和旁熱式兩種,直熱式消耗功率大,穩定性較差,故應用逐漸減少。旁熱式性能穩定,消耗功率小,其結構上往往加有封壓雙層的不銹鋼絲網防爆,因此安全可靠,其應用面較廣。
『陸』 什麼是氣敏元件
氣敏感測器及氣敏元件
氣體與人類的日常生活密切相關,對氣體的檢測已經是保護和改善生態居住環境不可缺少手段,氣敏感測器發揮著極其重要的作用。例如生活環境中的一氧化碳濃度達0.8~1.15 ml/L時,就會出現呼吸急促,脈搏加快,甚至暈厥等狀態,達1.84ml/L時則有在幾分鍾內死亡的危險,因此對一氧化碳檢測必須快而准。利用SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料,通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備SnO2納米顆粒,並以此為基體摻雜一定催化劑,經適當燒結工藝進行表面修飾,製成旁熱式燒結型CO敏感元件,能夠探測0.005%~0.5%范圍的CO氣體。還有許多易爆可燃氣體、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的進行探測的感測器。常用的主要有接觸燃燒式氣體感測器、電化學氣敏感測器和半導體氣敏感測器等。接觸燃燒式氣體感測器的檢測元件一般為鉑金屬絲(也可表面塗鉑、鈀等稀有金屬催化層),使用時對鉑絲通以電流,保持300℃~400℃的高溫,此時若與可燃性氣體接觸,可燃性氣體就會在稀有金屬催化層上燃燒,因此鉑絲的溫度會上升,鉑絲的電阻值也上升;通過測量鉑絲的電阻值變化的大小,就知道可燃性氣體的濃度。電化學氣敏感測器一般利用液體(或固體、有機凝膠等)電解質,其輸出形式可以是氣體直接氧化或還原產生的電流,也可以是離子作用於離子電極產生的電動勢。半導體氣敏感測器具有靈敏度高、響應快、穩定性好、使用簡單的特點,應用極其廣泛;下面重點介紹半導體氣敏感測器及其氣敏元件。
半導體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測時阻值隨氣體濃度的增大而減小;P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。象SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料,屬於N型半導體,在200~300℃溫度它吸附空氣中的氧,形成氧的負離子吸附,使半導體中的電子密度減少,從而使其電阻值增加。當遇到有能供給電子的可燃氣體(如CO等)時,原來吸附的氧脫附,而由可燃氣體以正離子狀態吸附在金屬氧化物半導體表面;氧脫附放出電子,可燃行氣體以正離子狀態吸附也要放出電子,從而使氧化物半導體導帶電子密度增加,電阻值下降。可燃性氣體不存在了,金屬氧化物半導體又會自動恢復氧的負離子吸附,使電阻值升高到初始狀態。這就是半導體氣敏元件檢測可燃氣體的基本原理。
目前國產的氣敏元件有2種。一種是直熱式,加熱絲和測量電極一同燒結在金屬氧化物半導體管芯內;旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底,管內穿加熱絲,管外側有兩個測量極,測量極之間為金屬氧化物氣敏材料,經高溫燒結而成。
氣敏元件的參數主要有加熱電壓、電流,測量迴路電壓,靈敏度,響應時間,恢復時間,標定氣體(0.1%丁烷氣體)中電壓,負載電阻值等。QM-N5型氣敏元件適用於天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測,屬於N型半導體元件。靈敏度較高,穩定性較好,響應和恢復時間短,市場上應用廣泛。QM-N5氣敏元件參數如下:標定氣體(0.1%丁烷氣體,最佳工作條件)中電壓≥2V,響應時間≤10S,恢復時間≤30S,最佳工作條件加熱電壓5V、測量迴路電壓10V、負載電阻RL為2K,允許工作條件加熱電壓4.5~5.5V、測量迴路電壓5~15V、負載電阻0.5~2.2K。下圖為氣敏元件的簡單測試電路(組成感測器),電壓表指針變化越大,靈敏度越高;只要加一簡單電路可實現報警。常見的氣敏元件還有MQ-31(專用於檢測CO),QM-J1酒敏元件等。
http://ke..com/view/56000.htm
『柒』 氣敏電阻工作原理
氣敏電阻是一種半導體敏感器件,它是利用氣體的吸附而使半導體本身的電導率內發生變化這一機理來進容行檢測的。人們發現某些氧化物半導體材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有氣敏效應。
『捌』 半導體氣敏感測器有哪些基本性質
主要是半導體氣敏材料需要在一定溫度下對待測氣體有足夠的吸附,氣體分子可內以充分在氣敏材料表面容(及晶界)擴散,引起材料的熱電阻變化,這時測量電路就可以測量的准確。
簡單的說就是不加熱氣敏材料不夠「靈敏」,有待測氣體時材料本身電阻變化幅
『玖』 半導體氣敏材料為什麼一般選用納米材料
簡答來回答,這是因為做成納米材料的話,表面積會更大,因此和探測氣體的接觸面最大。所以靈敏度會更高。
另外納米材料在吸附、集成等方面也有很大優勢。