傳感器第十章半導(dǎo)體傳感器(氣濕)

1、主要內(nèi)容：概述概述概述概述紙紙 品品木材烘干木材烘干濕度傳感器濕度傳感器芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性概述概述氣敏傳感器濕敏傳感器N N型半導(dǎo)體與氣體接觸型半導(dǎo)體與氣體接觸時(shí)的氧化還原反映時(shí)的氧化還原反映由于空氣中的含氧量大體上是恒定的，由于空氣中的含氧量大體上是恒定的， 因此氧的吸附因此氧的吸附量也是恒定的，氣敏器件阻值也相對固定。若氣體濃量也是恒定的，氣敏器件阻值也相對固定。若氣體濃度發(fā)生變化，器件表面將產(chǎn)生吸附作用，其阻值也將度發(fā)生變化，器件表面將產(chǎn)生吸附作用，其阻值也將隨氣體濃度變化而變化。根據(jù)這一特性，可以從阻值隨氣體濃度變化而變化。根據(jù)這一特性，可以從阻值

2、的變化得知吸附氣體的種類和濃度。的變化得知吸附氣體的種類和濃度。SnO2系列氣敏元件有系列氣敏元件有燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型三種。三種。(a) 燒結(jié)型氣敏器件燒結(jié)型氣敏器件 燒結(jié)型氣敏器件的制作是將一定比例的敏感材料（SnO2、ZnO等）和一些摻雜劑（Pt、Pb等）用水或粘合劑調(diào)合，經(jīng)研磨后使其均勻混合，然后將混合好的膏狀物倒入模具，埋入加熱絲和測量電極，經(jīng)傳統(tǒng)的制陶方法燒結(jié)。最后將加熱絲和電極焊在管座上，加上特制外殼就構(gòu)成器件。 該類器件分為兩種結(jié)構(gòu)：直熱式和旁熱式。 直熱式器件管芯體積很小，將加熱絲、測量絲直接埋在金屬氧化物半導(dǎo)體粉末材料內(nèi)燒結(jié)而成。加熱絲兼做一個(gè)測量電

3、極，工作時(shí)加熱絲通電加熱，測量絲用于測量器件的阻值。 缺點(diǎn)： 熱容量小，易受環(huán)境氣流的影響； 測量電路與加熱電路之間沒有隔離而相互干擾，影響其測量參數(shù)； 加熱絲在加熱與不加熱兩種情況下產(chǎn)生的膨脹與冷縮，容易造成器件接觸不良。國產(chǎn)國產(chǎn)QM-N5型和日本費(fèi)加羅型和日本費(fèi)加羅TGS812、813型等氣敏傳感型等氣敏傳感器都采用這種結(jié)構(gòu)。器都采用這種結(jié)構(gòu)。厚膜型氣敏器件厚膜型氣敏器件 將將SnO2和和ZnO等材料與等材料與315重量的硅凝膠混合重量的硅凝膠混合制成能印刷的厚膜膠，把厚制成能印刷的厚膜膠，把厚膜膠用絲網(wǎng)印制到裝有鉑電膜膠用絲網(wǎng)印制到裝有鉑電極的氧化鋁基片上，在極的氧化鋁基片上，在4008

4、00高溫下燒結(jié)高溫下燒結(jié)12小時(shí)制成。小時(shí)制成。優(yōu)點(diǎn)：一致性好，機(jī)械強(qiáng)度高，適于批量生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：一致性好，機(jī)械強(qiáng)度高，適于批量生產(chǎn)。 氣體濃度檢測氣體濃度檢測n酒精測試儀防酒后駕車汽車點(diǎn)火電路防酒后駕車汽車點(diǎn)火電路 紅外紅外多種氣體檢測系統(tǒng)多種氣體檢測系統(tǒng)動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示 煙氣分析儀煙氣分析儀v 濕度是指空氣中的水蒸氣含量，通常用絕對濕濕度是指空氣中的水蒸氣含量，通常用絕對濕度和相對濕度表示：度和相對濕度表示： 絕對濕度，單位空間所含水蒸汽的絕對含量或絕對濕度，單位空間所含水蒸汽的絕對含量或濃度，用符號濃度，用符號AHAH表示，單位（表示，單位（g/m3g/m3）。）。 相對濕度，被測氣體中的

5、水蒸汽壓和該氣體在相對濕度，被測氣體中的水蒸汽壓和該氣體在相同溫度下飽和水蒸氣壓的百分比，一般用相同溫度下飽和水蒸氣壓的百分比，一般用%RH%RH表示，無量綱。一般使用濕度，量程表示，無量綱。一般使用濕度，量程0 0100%RH100%RH。 不同環(huán)境所需濕度不同，測量方法很多，但精不同環(huán)境所需濕度不同，測量方法很多，但精度不高。目前世界上最高水平濕度測量精度在度不高。目前世界上最高水平濕度測量精度在0.01%0.01%左右，理想測濕量程應(yīng)是左右，理想測濕量程應(yīng)是0 0100%RH100%RH，量程越大實(shí)用價(jià)值越大。量程越大實(shí)用價(jià)值越大。為什么要測量濕度為什么要測量濕度? ?溫濕度變送器溫濕度

6、變送器h, Tx室室 內(nèi)內(nèi) 空空 氣氣 質(zhì)質(zhì) 量量 100% rH貯貯 存存 / / 催催 熟熟生生 產(chǎn)產(chǎn) 空空 氣氣 質(zhì)質(zhì) 量量烘烘 干干 過過 程程- 耗費(fèi)最低的能量耗費(fèi)最低的能量- 達(dá)到達(dá)到 / 保持成品的最佳品質(zhì)保持成品的最佳品質(zhì)- 讓設(shè)備高效率地進(jìn)行生產(chǎn)讓設(shè)備高效率地進(jìn)行生產(chǎn)- 更舒適更舒適 - 更高的工作效率更高的工作效率- 使產(chǎn)品或原材料達(dá)到最佳品質(zhì)使產(chǎn)品或原材料達(dá)到最佳品質(zhì) 氯化鋰濕敏電阻即電解質(zhì)濕敏電阻，利用物質(zhì)吸氯化鋰濕敏電阻即電解質(zhì)濕敏電阻，利用物質(zhì)吸收水分子而導(dǎo)電率發(fā)生變化檢測濕度。收水分子而導(dǎo)電率發(fā)生變化檢測濕度。 氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)氯化鋰濕敏

7、電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。它由引線、基電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。它由引線、基片、感濕層與電極組成。片、感濕層與電極組成。12341 引 線 ； 2 基 片 ；3 感 濕 層 ； 4 金 電 極氯化鋰通常與聚乙烯醇組成氯化鋰通常與聚乙烯醇組成混合體，在氯化鋰（混合體，在氯化鋰（LiCl）溶液中，溶液中，Li和和Cl均以正負(fù)離均以正負(fù)離子的形式存在，而子的形式存在，而Li對水對水分子的吸引力強(qiáng)，離子水合分子的吸引力強(qiáng)，離子水合程度高，其溶液中的離子導(dǎo)程度高，其溶液中的離子導(dǎo)電能力與濃度成正比。電能力與濃度成正比。 當(dāng)溶當(dāng)溶液置于一定溫濕場中，若環(huán)液置于一定溫濕場中，若環(huán)境相對濕度高，溶液將吸收境相對濕度高，溶液將吸收水分，使?jié)舛冉档?/p>