简析传感器用陶瓷材料——气敏材料

2019-08-06
关注
摘要 气体灵敏度随敏感元件工作温度而异,即使是同一种气敏材料,对于不同气体其最髙灵敏度的温度也不同。此外,最高灵敏度的温度还随制作条件、电极种类、厚膜或薄膜等不同而变化。

  (1)氧化物半导体

  氧化物半导体在高温下接触还原性气体,则其电阻率发生变化。下表列出在400℃和气体浓度1000 ppm时,各种氧化物半导体的气敏特性。可用这些氧化物半导体检测气体浓度。


氧化物半导体(厚膜)的气敏特性

        如下图所示,气体灵敏度随敏感元件工作温度而异,即使是同一种气敏材料,对于不同气体其最髙灵敏度的温度也不同。此外,最高灵敏度的温度还随制作条件、电极种类、厚膜或薄膜等不同而变化。


图 WO3厚膜元件的气敏特性

  由上表可看出,氧化物半导体无添加物也能对气体敏感,但是,掺人少量添加物能改变其对各种气体的敏感程度。特别是掺人有催化活性的贵金属后,半导体对气体的敏感效果更显著。下图示出掺Th前后(厚膜)气敏元件的特性,图中虚线是添加Th前的特性,实线是添加Th后的特性,显然,添加Th后,对H2的灵敏度下降了,而对CO的灵敏度提高了。


图 添加Tb后SnO2气敏元件的特性

  因此,选择添加物可提高对特定气体的选择性敏感,Pt,Pd,Rh和Ir也有Th的效应。但是,仅通过添加物就想达到对特定气体选择性敏感是极其困难的。

  下表列出在Fe203薄膜气敏元件上(温度420℃,气体浓度3000ppm)被覆SnO2膜和W03膜后各种气体灵敏度的变化情况。除表中薄膜的例子外,厚膜或陶瓷也有同样效果。


表 影响Fe2O3气敏元件灵敏度的被覆效应

        由此说明,在敏感元件的材料中,被覆其他材料则有可能改变其灵敏度。除上述外,氧化物气敏元件还有多种,但目前实用的还仅是城市煤气检测用SnO2气敏元件,但这种敏感元件能敏感多种气体,故会产生误动作。目前,除前述高温材料外,已发现了常温附近工作的气敏材料。

  (2)氧敏材料

  氧敏元件已广泛用于汽车燃料喷射的自动控制,以及提高暖房器等的效率。这种用途的氧敏元件的材料主要是离子导体ZrO2,其次是氧化物半导体和Ti02。ZrO2在高温下是由O2-传导电荷的离子导体。若由ZrO2隔离氧分压不同的空间,则O2-由氧浓度高的一侧流向氧浓度低的一侧,故在两壁上电极即可检测出电动势。控制汽车引擎燃烧用的氧敏元件实际上是ZrO2圆筒,其内壁跟外界气氛连通,外侧置于引擎的排气孔内或室温的排气通路上。如果由于氧过剩而排气孔内存在氧,则敏感元件的电动势不会太大。若供给引擎的氧基本耗完,则圆筒内外氧浓度差极大,故可检测到大的电动势。因此,这种敏感元件可用于控制燃料喷射。

  当氧稍过剩时,即燃料比化学计量浓度低时,汽车引擎效率高,故人们强烈要求汽车有这种化学计量的敏感功能,从而连续检测氧浓度。下图示出其中一个例子,结构是图(a)所示的多层结构,由ZrO2湿粉压制后烧制而成。控制电流Ip使eλ恒定,并由微处理机将Ip和ip变换为e0,则可得到图(b)的输出。由下图可知,空燃比λ为λ>1、λ=1、λ<1的三种状态能够检测,故这种敏感元件可用作汽车氧敏元件。


图 ZrO2氧敏传感器的结构及其性能

您觉得本篇内容如何
评分

相关产品

Cubic 四方光电 MS-VOC VOC传感器

VOC传感器MS-VOC系列空气质量模块采用先进的半导体气敏元件。该传感器对甲醛、苯、一氧化碳、氨气、氢气、酒精、香烟烟雾等有机挥发气体具有极高的灵敏度。

汉威科技 GM-202B MEMS传感器

MEMS烟雾气体传感器由基于MEMS工艺的Si基微热板和在洁净空气中电导率较低的金属氧化物半导体气敏材料组成。…

德芯半导体 MP-3B 平面半导体-型号

MP-3B型酒精检测用半导体气敏元件采用先进的平面生产工艺,在微型Al2O3陶瓷基片上形成加热器和金属氧化物半导体气敏材料,用电极引线引出,封装在金属管座、管帽内。当有被检测气体存在时,空气中该气体的浓度越高,传感器的电导率就越高。使用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度对应的输出信号。

武汉普赛斯仪表 国产S300B型源表 仪表

在气敏电阻研究的早期阶段,利用I-V特性分析技术,可以简化用于气体检测系统和分析仪器的传感器合格验证。无论对于新材料、新技术研发还是气敏电阻的生产测试,将I-V特性分析技术用于各种传感器和选择Z佳测试仪器方面,普赛斯都是用户值得信赖的合作伙伴,半导体电阻式传感器电性能IV测试高精密源表认准普赛斯仪表

森斯科 可燃气体传感器 GK4 片式甲烷传感器 片式甲烷传感器

GK4型气体传感器是甲烷气体传感器。采用多层厚膜制造工艺,在微型陶瓷基片上的两面分别形成加热器和金属氧化物半导体气敏层,用电极引线引出,经TO-5金属外壳封装而成。当环境空气中有被检测气体存在时传感器电导率发生变化,该气体的浓度越高,传感器的电导率就越高。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度对应的输出信号。

Sensor Element 星硕传感 GMH2246 半导体气体传感器

产品概述 GMH2246型气体传感器是丙烷气体传感器,采用多层厚膜制造工艺,绕丝和陶瓷管电极制备分别形成加热器和金属氧化物半导体气敏层,用电极引线引出,经金属外壳封装而成。当环境空气中有被检测气体存在时传感器电导率发生变化,该气体的浓度越高,传感器的电导率就越高。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转换为与气体浓度对应的输出信号。

芯淮电子 GME11/GME12 乙醇 气体传感器

GME系列片式半导体气体传感器,该传感器基于金属氧化物的半导体特性,以在洁净空气中导电率较低的纳米SnO2为气敏材料,当传感器所处环境中存在目标检测气体时,传感器敏感材料的导电率会相应变化,引起电信号变化从而实现

佛山九章 GM12C 气体传感器

GM12C片式半导体气体传感器,该传 感器基于金属氧化物的半导体特性,以在洁 净空气中导电率较低的纳米 SnO2 为气敏 材料, 当传感器所处环境中存在目标检测 气体时,传感器敏感材料的导电率 会相应

连丁传感 NAS-NF102 气体传感器

P型乙醇(酒精)气体传感器,是在氧化铝陶瓷基片的两面分别印刷加热层和气敏层,封装在金属壳体内的一款半导体气体传感器。当被检测气体接触气敏层薄膜时,被吸附的气体分子与敏感材料发生电子转移,影响气敏层材料的导电性,最终电阻值发生改变。随着气体浓度升高,电阻变化增大,反映出气体的浓度大小

CWSG 启微数感 Pro QX-G200A 测试腔产品系列(仪器)

多通道传感器自动测试系统(PRO版)是专为深入研究传感器气敏性能而设计的一体化工具。它提供了准确、快速、便携和低成本的传感器特性评估,支持多种配气方式和可定制的检测方案。系统由顶法兰、测试腔、控制机箱、VOC液体蒸发器和15通道多功能气体传感阵列检测模块构成。通过PC机连接控制机箱,控制机箱与顶法兰上的控制接口(包括电磁阀门和控制总线)相连,以实现对腔内环境参数和注气配置的精确调整。用户可以监测和控制腔内的温度、湿度、气压,并实时监测TVOC传感器数据。数据采集使用我司自主研发的气敏检测仪,它小巧灵敏、便捷,适用于MEMS级、平板电极等半导体气体传感器的检测。测试腔作为传感器的封闭容器,通过蓝牙实现数据传输。这一系统为传感器研发提供了全面的支持,是传感器气敏性能研究的理想选择。

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

传感网络

最新最全的传感器资讯与技术分享。

关注

点击进入下一篇

福田区第二人民医院楼顶着火,让我想起火灾传感器

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘