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半導(dǎo)體氣敏元�
閱讀�11818時間�2011-03-13 14:52:36

  半導(dǎo)�氣敏傳感�是利用待測氣體與半導(dǎo)� (主要是金屬氧化物) 表面接觸時產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性的變化來檢測氣體。半�(dǎo)體氣敏器件由于具有靈敏度�、響�(yīng)時間和恢�(fù)時間�、使用壽命長及成本低等優(yōu)�, 被廣泛應(yīng)用于檢測各種有害氣體、可�?xì)怏w、工�(yè)廢氣和環(huán)境污染氣��

原理

  半導(dǎo)體氣敏元件是利用待測氣體與半�(dǎo)� (主要是金屬氧化物) 表面接觸時產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性的變化來檢測氣體。半�(dǎo)體氣敏器件被加熱到穩(wěn)定狀�(tài)�, �(dāng)氣體接觸器件表面而被吸附�, 吸附分子首先在表面自由地擴散 (物理吸附), 失去其運動能�, 其間的一部分分子蒸發(fā), 殘留分子�(chǎn)生熱分解而固定在吸附� (化學(xué)吸附)。這時, 如果器件的功函數(shù)小于吸附分子的電子親和力, 則吸附分子將從器件奪取電子而變成負(fù)離子吸附。具有負(fù)離子吸附傾向的氣體有O和NO2, 稱為氧化性氣體或電子接收性氣�。如果器件的功函�(shù)大于吸附分子的離解能, 吸附分子將向器件釋放電子, 而成為正離子吸附。具有這種正離子吸附傾向的氣體有H2、CO、碳?xì)浠衔锖途祁�? 稱為還原性氣體或電子供給性氣體�

  �(dāng)氧化性氣體吸附到N 型半�(dǎo)體上, 還原性氣體吸附到P 型半�(dǎo)體上�, 將使載流子減�, 而使電阻增大; 相反, �(dāng)還原性氣體吸附到N 型半�(dǎo)體上, 氧化性氣體吸附到P 型半�(dǎo)體上�, 將使載流子增�,使電阻下��

  空氣中的氧成分大體上是恒定的, 因而氧的吸附量也是恒定�, 氣敏器件的阻值大致保持不變。如果被測氣體流入這種氣氛�, 器件表面將產(chǎn)生吸附作�,器件的阻值將隨氣體濃度而變�, 從濃度與阻值的變化�(guān)系即可得知被測氣體的濃度�

�(yīng)用特�

  靈敏度特性氣敏元件的靈敏度特�,是表征氣敏器件對檢測氣體敏感程度的指�(biāo).半導(dǎo)體氣敏元件對多種可燃性氣體和液體蒸汽都有敏感性能,其靈敏度視氣體和液體蒸汽不同而有所不同.器件靈敏度雖各有差異,但它們都遵循共同�(guī)�,即器件電阻與檢測氣體濃度大都具有如下�(guān)�: log Rs = m log C + n

  溫濕度特性:

  半導(dǎo)體氣敏元件敏感原理是基于敏感體表面的吸附反應(yīng),所以易受環(huán)境溫度、濕度影�,由于氣敏器件與�(huán)境溫濕度有一 定依賴關(guān)�,所以在需要較高精度和可靠性的�(yīng)用中,在電路中要加入溫濕度補償.濕度傳感器的昂貴價格限制了濕度補�?shù)牟捎�?一般僅作溫度補償即可取得較好效��

  加熱特�:

  半導(dǎo)體氣敏元件需要在加熱狀�(tài)下工�,加熱溫度影響器件的性能,加熱功率變化,元件電阻及靈敏度也相�(yīng)的有所變化,所以傳 感器的工作電源應(yīng)使用�(wěn)壓電��

  長期工作�(wěn)定�:

  半導(dǎo)體氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的金屬氧化物制成的,因此它具有的長期穩(wěn)定性,在正常使用條件下,其使用壽命可達(dá)3 年以上�

靈敏度調(diào)整步�

  ·將氣敏元件應(yīng)用產(chǎn)品在額定工作條件下通電老化一段時�(不少�1小時�24小時以上)以使元件阻值充分穩(wěn)�.

  ·將應(yīng)用產(chǎn)品放入試驗箱,按體積要求用取樣器(可用醫(yī)用注射器)注入要測試的氣體或液體于試驗箱�(nèi)形成�(biāo)定氣�

  ·�(diào)節(jié)可變電阻等電路預(yù)�(shè)機構(gòu)使應(yīng)用產(chǎn)品剛好觸�(fā)(如報警��

  ·將測試氣體用排氣扇從試驗箱內(nèi)排出.

  ·重復(fù)2-4,確�(rèn)�(yīng)用產(chǎn)品剛好觸�(fā)�

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