傳感器第十章 半導(dǎo)體傳感器(氣濕)

1、.1.2主要內(nèi)容：.3概述概述.4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.5概述概述氣敏傳感器濕敏傳感器.6.7.8N 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.9.10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(duì)固定。若氣體濃量也是恒定的，氣敏器件阻值也相對(duì)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

2、體濃度變化而變化。根據(jù)這一特性，可以從阻值的變化得知吸附氣體的種類(lèi)和濃度。的變化得知吸附氣體的種類(lèi)和濃度。.11SnO2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.12 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(cè)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(lèi)器件分為兩種結(jié)構(gòu)：直熱式和旁熱式。 .13 直熱式器件管芯體積很小，將加熱絲、測(cè)量絲直

3、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(cè)量電極，工作時(shí)加熱絲通電加熱，測(cè)量絲用于測(cè)量器件的阻值。 缺點(diǎn)：熱容量小，易受環(huán)境氣流的影響；測(cè)量電路與加熱電路之間沒(méi)有隔離而相互干擾，影響其測(cè)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。.14國(guó)產(chǎn)國(guó)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)。.15.16.17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

4、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400800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)。.18.19 氣體濃度檢測(cè)氣體濃度檢測(cè).20n酒精測(cè)試儀.21防酒后駕車(chē)汽車(chē)點(diǎn)火電路防酒后駕車(chē)汽車(chē)點(diǎn)火電路.22 紅外紅外多種氣體檢測(cè)系統(tǒng)多種氣體檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示.23 煙氣分析儀煙氣分析儀.24v 濕度是指空氣中的水蒸氣含量，通常用絕對(duì)濕濕度是指空氣中的水蒸氣含量，通常用絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度表示：度和相對(duì)濕度表示： 絕對(duì)濕度，單位空間所含水蒸汽的絕對(duì)含量或絕對(duì)濕度，單位空間所含

5、水蒸汽的絕對(duì)含量或濃度，用符號(hào)濃度，用符號(hào)AHAH表示，單位（表示，單位（g/m3g/m3）。）。 相對(duì)濕度，被測(cè)氣體中的水蒸汽壓和該氣體在相對(duì)濕度，被測(cè)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(wú)量綱。一般使用濕度，量程表示，無(wú)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(cè)量方法很多，但精不同環(huán)境所需濕度不同，測(cè)量方法很多，但精度不高。目前世界上最高水平濕度測(cè)量精度在度不高。目前世界上最高水平濕度測(cè)量精度在0.01%0.01%左右，理想測(cè)濕量程應(yīng)是左右，理想測(cè)濕量程應(yīng)是0 010

6、0%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。.25為什么要測(cè)量濕度為什么要測(cè)量濕度? ?溫濕度變送器溫濕度變送器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(guò)過(guò) 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).26 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

7、，利用物質(zhì)吸收水分子而導(dǎo)電率發(fā)生變化檢測(cè)濕度。收水分子而導(dǎo)電率發(fā)生變化檢測(cè)濕度。.27 氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類(lèi)潮解，離子導(dǎo)氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類(lèi)潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。它由引線(xiàn)、基電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。它由引線(xiàn)、基片、感濕層與電極組成。片、感濕層與電極組成。12341 引 線(xiàn) ； 2 基 片 ；3 感 濕 層 ； 4 金 電 極.28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(duì)水對(duì)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(chǎng)中，若環(huán)液置于一定溫濕場(chǎng)中，若環(huán)境相對(duì)濕度高，溶液將吸收境相對(duì)濕度高，溶液將吸收水分，使