第12章 气敏、湿敏传感器.ppt

第12章
气敏、湿敏传感器
电子信息及电气工程系
2、分类:
体型、表面型
电阻型、
非电阻型
二、 SnO2的工作原理
表面型/电阻型
12-1 半导体气敏传感器
一、概述
1、被测量:气体的类别、成分、浓度
气-电转换
SnO2的金红石结构
材料特点:多孔材料在晶体组织上使锡或氧偏离化学计量,造成氧不足(产生氧空位和锡原子间隙),在靠近禁带的地方形成施主能级,其上的电子很容易激发到导带。
RS 、 RU 对元件电阻起支配作用,受表面状态与晶粒大小的影响。
Rb
RS
RU
Rb晶粒等效电阻
RS晶粒表面电阻
RU晶粒颈部电阻
平时SnO2在空气中放置,氧吸附在其表面形成吸附氧,从半导体表面获得电子,形成受主型表面能级,呈负电荷吸附状态,形成电子势垒。
气体吸附 R增加
当接触还原性气体时,被测气体同吸附氧发生反应,减少了吸附氧的密度,降低的电子势垒,使R减少。添加催化剂可促进上述反应。
二、 SnO2的结构及相关参数
1、SnO2半导体气敏效应受以下因素影响:
1)SnO2的结构组成(氧空位多气敏效应明显);
2)SnO2的添加物;
3)烧结温度和元件工作时的加热温度。
2、烧结型SnO2半导体气敏元件
1)分类:SnO2气敏元件类型:烧结型、薄膜
型、厚膜型;
2)主要用途:
检测还原性气体、可燃性气体、液体蒸汽
,工作时需加热到300度左右。
厚膜型
烧结型
薄膜型
添加钯
添加铂
添加氧化钍(ThO2)
可对CO浓度进行精确测量
3)结构
直热式SnO2气敏元件
制作工艺简单、成本低、功耗小,可在高回路电压下使用,可制成价格低廉的可燃气体泄漏报警器(国内的QN、MQ型)。
旁热式SnO2气敏元件:
加热丝与测量极分开,避免了回路间的相互影响,增加了材料结构的稳定性、可靠性(型号有QM-N5)。