氣敏傳感器結(jié)構(gòu)PPT優(yōu)秀課件

1、Air-sensitive sensor and its application technolegy 課程內(nèi)容 Course Contents 傳感器應(yīng)用技術(shù) 1. 氣敏傳感器基本結(jié)構(gòu) 氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 2. 半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 3. 接觸燃燒型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 4. 電化學(xué)氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 傳感器應(yīng)用技術(shù) 一、氣敏傳感器基本結(jié)構(gòu)一、氣敏傳感器基本結(jié)構(gòu) 圖1氣敏傳感器外觀結(jié)構(gòu) 圖2氣敏傳感器電路符號 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 1.電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器燒結(jié)型 工藝：以多孔質(zhì)陶瓷如Sn02為基材， 添加不同物質(zhì)采用低溫(700-900)進(jìn)行 燒結(jié)，燒結(jié)

2、時埋入鉑電極和加熱絲，最 后將電極和加熱絲引線焊在管座上制成 元件。 用途：檢測還原性氣體、可燃性氣 體和液體蒸氣； 缺點：由于燒結(jié)不充分，器件的機械 強度較差，且所用電極材料較貴重，電特 性誤差較大。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) （1）燒結(jié)型直熱式 工藝：將加熱絲、測量絲直接埋入Sn02或Zn0等粉末中燒結(jié)而成的。 原理：工作時加熱絲通電，測量絲用于測量器件阻值。 特點：制造工藝簡單、成本低、功耗小，可以在高電壓回路下使用。 缺點：熱容量小，易受環(huán)境氣流的影響，測量回路和加熱回路間沒有隔 離而相互影響。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、

3、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 。 （2）燒結(jié)型旁熱式 工藝：將加熱絲放置在一個陶瓷管內(nèi)，管外涂梳狀金屬電極作測量極，在 金屬電極外涂上Sn02等材料。 原理：克服了直熱式結(jié)構(gòu)的缺點，使測量極和加熱極分離，而且加熱絲不 與氣敏材料接觸，避免了測量回路和加熱回路的相互影響。 特點：器件熱容量大，降低了環(huán)境溫度對器件加熱溫度的影響，所以這類 結(jié)構(gòu)器件的穩(wěn)定性、可靠性都較直熱式器件有所提高。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 2.電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器薄膜型 工藝：用蒸發(fā)或濺射方法，在石英或 陶瓷基片上形成金屬氧化物薄膜（厚 度在100 nm以下）。 特點：敏感膜顆粒很小

4、，因此具有很 高的靈敏度和響應(yīng)速度；低功耗、小 型化，以及與集成電路制造技術(shù)兼容， 是一種很有前途的器件。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 3.電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器厚膜型 工藝：將氣敏材料(Sn02或Zn0)與一定比例的硅凝膠混合制成能印刷的厚膜膠， 把厚膜膠用絲網(wǎng)印刷到事先安裝有鉑電極的氧化鋁的基片上，在400-800 的溫度下燒結(jié)1-2小時便制成厚膜型氣敏元件。 特點：用厚膜工藝制成的器件一致性較好，機械強度高，適于批量生產(chǎn)。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 4.非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器 原理：利用MOS二極管的

5、電容-電壓特性的變化，以及MOS場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)的閾值電壓的變化等特性而制成的氣敏元件。 特點：此類器件的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩(wěn)定且 價格便宜。利用特定材料還可以使器件對某些氣體特別敏感。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) （1）MOS二極管氣敏傳感器 工藝：在P型半導(dǎo)體硅片上，利用熱氧化工藝生成一層 厚度為50-100nm的Si02層，然后在其上面加入一層鈀 (Pd)的金屬薄膜，作為柵電極。 原理：由于Si02層電容Ca固定不變，而Si和Si02界面電 容Cs是外加電壓的函數(shù)(其等效電路如圖所示），因此 總電容C也是柵偏壓

6、的函數(shù)。其函數(shù)關(guān)系稱為該類MOS二 極管的C-U特性。由于鈀對H特別敏感，在鈀吸附了H2以 后，鈀的功函數(shù)會降低，導(dǎo)致MOS管的C-U特性向負(fù)偏壓 方向平移，如圖曲線所示。根據(jù)這一特性就可測定H2的 濃度。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)二、半導(dǎo)體型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) （2）MOS場效應(yīng)晶體管氣敏傳感器 原理：Pd對H2有很強的吸附性，當(dāng)H2吸附在Pd柵極上時，Pd的功函數(shù)會降 低。Pd-MOSFET氣敏元件利用此特性檢測H2濃度。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 三、接觸燃燒型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)三、接觸燃燒型氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 接觸燃燒式傳感器由貴金屬細(xì)絲線圈、氧化鋁載體、引線、底座及網(wǎng) 罩構(gòu)成。此傳感器在電路結(jié)構(gòu)上可分為對氣體敏感的檢測元件及對氣體不 敏感的補償元件兩部分。 傳感器應(yīng)用技術(shù) 四、電化學(xué)氣敏傳感器結(jié)構(gòu)四、電化學(xué)氣敏傳感器結(jié)構(gòu) 組成：透氣性隔膜、工作電極、對電極、參照電極和電解質(zhì)溶液組成的 密封結(jié)構(gòu)的合成樹脂容器。 原理：工作核心是恒定電位電解式傳感器,它是一種濕式氣體傳感器。電 路的功能是加電壓于傳感器電解液中的兩個電極，使所測氣體進(jìn)行氧化 或者還原,測量氣體電