第九章 氣敏傳感器

1、作業(yè)：作業(yè)：1、推導(dǎo)此電路的放大倍數(shù)（詳細(xì)過(guò)程）2、當(dāng)通過(guò)霍爾元件的控制電流大小為100mA，靈敏度系數(shù)為20Vm2/(AWb)， 輸出U0為200mV，求磁場(chǎng)大小。mVUUU540/031IBKUHH)(105 . 21010020105333TIKUBHH 霍爾傳感器輸出電勢(shì)霍爾傳感器輸出電勢(shì)放大倍數(shù)為：放大倍數(shù)為：402112RRk 霍爾電勢(shì)霍爾電勢(shì)磁場(chǎng)磁場(chǎng)Usc10 pCiUsrCc20 p壓電傳感元件PZT-8Cf1000 pkuuscsr/CSCfUCqVusc410210000/dsr0C9121022101000pF17702. 01041085. 81000412第九章第九章

2、 氣敏傳感器氣敏傳感器氣敏傳感器：氣敏傳感器：氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體檢測(cè)特定氣體的傳感器。主要應(yīng)用：檢測(cè)檢測(cè)CO、瓦斯（甲烷）、煤氣、瓦斯（甲烷）、煤氣、氟利昂、酒精、口臭氟利昂、酒精、口臭等。 1、表面控制型氣體傳感器的原、表面控制型氣體傳感器的原理理功函數(shù)：功函數(shù)：又稱(chēng)逸出功逸出功，即：把一個(gè)電子電子從固體內(nèi)部?jī)?nèi)部剛剛移到此物體表面所需的最少的能量能量 。標(biāo)況下，將1mol理想氣體分子AB拆開(kāi)為中性氣態(tài)原子A和B時(shí)，所需的能量叫做AB的離解能 解離能：解離能：陶瓷吸附水分子原理：陶瓷吸附水分子原理：基本原理基本原理被檢測(cè)被檢測(cè)氣體氣體N型半型半導(dǎo)體導(dǎo)體吸附吸附功函數(shù)大功函數(shù)大于離解能

3、于離解能功函數(shù)小功函數(shù)小于離解能于離解能半導(dǎo)體自由半導(dǎo)體自由電子增加電子增加半導(dǎo)體自由半導(dǎo)體自由電子減少電子減少電阻變小正電阻變小正離子吸附離子吸附電阻變大負(fù)電阻變大負(fù)離子吸附離子吸附正離子吸附氣體：H2，CO，酒類(lèi)，酒類(lèi)負(fù)離子吸附氣體：O2, NOx陶瓷吸附水分子原理：陶瓷吸附水分子原理：元件電阻 / k10050加熱開(kāi)關(guān)10 s2 min4 min大氣中吸氣時(shí)還原型氧化型元件電阻變化響應(yīng)時(shí)間約1 min以?xún)?nèi)穩(wěn)定狀態(tài)元件加熱5N型半導(dǎo)體吸附氣體時(shí)的元件阻值變化情況型半導(dǎo)體吸附氣體時(shí)的元件阻值變化情況負(fù)離子吸附負(fù)離子吸附電子變少電子變少正離子吸附正離子吸附電子增加電子增加2、元件材料、元件材料

4、A：SnO2系：N型金屬氧化物半導(dǎo)體Pt和和Pd做催化劑，提高靈敏度和氣體識(shí)別能力做催化劑，提高靈敏度和氣體識(shí)別能力含Pt的氣敏元件：200 以下：以下： 檢測(cè)檢測(cè)CO最好最好300： 檢測(cè)丙烷檢測(cè)丙烷400以上：以上： 檢測(cè)甲烷最佳檢測(cè)甲烷最佳 B： 氧化鋅氧化鋅 (ZnO) 系系 氧化鋅系氣敏元件對(duì)還原性氣體有較高還原性氣體有較高的靈敏度的靈敏度。它的工作溫度較高,比氧化錫系氣敏元件的工作溫度高工作溫度高100左右,因此在應(yīng)用上不及氧化錫系元件普遍。催化劑對(duì)氣敏特性的影響氣敏材料特點(diǎn)氣敏材料特點(diǎn)l同一材料對(duì)多種氣體敏感多種氣體敏感l(wèi)同一材料不同工作溫度工作溫度下靈敏度不一樣l選擇不同的催化

5、劑催化劑，靈敏度變化很大l負(fù)離子吸附增加電阻（O2）l正離子吸附降低電阻 （CO）3、氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)、氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)氣敏傳感器主要由如下三部分組成： 氣體敏感元件。氣體敏感元件。 對(duì)敏感元件進(jìn)行加熱的加熱器。對(duì)敏感元件進(jìn)行加熱的加熱器。 支持上述部件的封裝部分。支持上述部件的封裝部分。三種類(lèi)型：三種類(lèi)型：燒結(jié)型、厚膜型、 薄膜型A：燒結(jié)型：燒結(jié)型1-2 之間加熱，之間加熱，3、4短接并與短接并與1構(gòu)成測(cè)量電路構(gòu)成測(cè)量電路測(cè)量電路與加熱電路沒(méi)有隔離，易相互干擾測(cè)量電路與加熱電路沒(méi)有隔離，易相互干擾B、厚膜型、厚膜型利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作膜，敏感層厚度數(shù)微米到數(shù)十微米,其靈敏度與燒結(jié)體型的相當(dāng),工藝性、機(jī)械強(qiáng)度和性能的一致性都很好。C、薄膜型、薄膜型利用蒸發(fā)或?yàn)R射制作氧化物半導(dǎo)體薄膜厚度小于幾微米某氣敏傳感器的整體結(jié)構(gòu)雙層金屬網(wǎng)罩氣敏元件電極引線外套封裝基痤端子結(jié)構(gòu)4、分類(lèi)、分類(lèi)氣敏元件必須具備如下條件： 對(duì)氣體的敏感現(xiàn)象是可逆的。 單位濃度的信號(hào)變化量大。 能檢測(cè)出的下限濃度低。 響應(yīng)重復(fù)特性良好。 選擇性好,即對(duì)與被測(cè)氣體共存的其它氣體不敏感。 對(duì)周?chē)h(huán)境（如溫度、濕度）的依賴(lài)性小。 性能長(zhǎng)期穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。氣敏傳感器的主要應(yīng)用范圍5 基于基于MEMS的新型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器的新型微結(jié)構(gòu)氣敏傳感器Micro-Electro-Mechanical S