Cảm biến khí bán dẫn sử dụng oxit kim loại như SnO2 đã được tiên phong bởi 2 nhóm nghiên cứu tại nhật bản
tải về 15.54 Kb.
|
Có hai nhóm chất bán dẫn
|
1 Tổng quan - Cảm biến khí bán dẫn sử dụng oxit kim loại như SnO2 đã được tiên phong bởi 2 nhóm nghiên cứu tại nhật bản.Những cảm biến này đã sớm được đưa ra thị trường như thiết bị báo động rò rỉ khí gas và được chứng minh là thiết bị không thể thiếu trong việc giữ an toàn cho mọi người khỏi những trường hợp đau long do rò rỉ khí gas - Nói chung 1 cảm biến khí bao gồm bộ phận tiếp nhận và chuyển đổi,nó được cung cấp bởi 1 hoặc 1 hệ vật liệu mà có tương tác với khí cần xác định,tạo ra sự thay đổi các tính chất của vật liệu như hằng số điện môi,điện cực,thế năng,nhiệt lượng,…Bộ chuyển đổi là thiết bị biến đổi các tín hiệu này thành tín hiệu điện(phản ứng của cảm biến).Cấu tạo của cảm biến được xác định bởi bộ chuyển đổi được sử dụng,với bộ phận tiếp nhận được cấy vào bên trong nó.Từ quan điểm này,cảm biến khí bán dẫn có thể được định nghĩa là 1 cảm biến mà trong đó vật liệu bán dẫn được sử dụng như là một bộ phận tiếp nhận hoặc/và bộ phận chuyển đổi - Có hai nhóm chất bán dẫn: oxit và nonoxit (thông thường là silicon). Chất bán dẫn nonoxide không thể hoạt động như một chất tiếp nhận vì chúng được phủ một lớp cách điện bảo vệ, nhưng chúng có thể cung cấp một bộ chuyển đổi ở dạng MIS FETs (bóng bán dẫn sợi quang siêu phân tử) và các tụ điện MIS. Ngược lại, chất bán dẫn oxit có thể hoạt động như cả một bộ tiếp nhận và một bộ chuyển đổi (chủ yếu ở dạng điện trở) do sự ổn định hóa học và vật lý của chúng trong các môi trường thù địch tại nhiệt độ cao. -Trong số các loại cảm biến khác nhau, cảm biến điện trở đã được nghiên cứu nhiều nhất và đã chứng minh được tính khả thi của chúng trong thực tế. Các cảm biến này thường được gọi là "cảm biến khí bán dẫn oxit.".Được phân loại thành 2 dạng hoạt động theo cơ chế là “surface sensitive” và “bulk sensitive”(làm về loại surface sensitive) - Một cảm biến điện trở nhạy cảm trên bề mặt hoạt động trên một nguyên tắc rất đơn giản; khi tiếp xúc với khí mục tiêu trong không khí ở nhiệt độ cao, điện trở của nó giảm hoặc tăng như một hàm của áp suất chất khí. Sau đó nhiều oxit kim loại, oxit loại n (SnO2, In2O3, WO3, ZnO và g-Fe2O3) và các oxit loại p (CuO và Co3O4) thể hiện khả năng có đặc tính cảm nhận khí đáng kể. Tuy nhiên, chủ yếu là do các vấn đề về độ ổn định, SnO2, In2O3 và WO3 đã được sử dụng làm vật liệu cảm biến được sử dụng trong thực tế. Trong thực tế, ngay cả những oxit này thường xuyên được nạp hoặc trộn theo kinh nghiệm với một số vật liệu ngoại lai làm chất nhạy cảm (PdO, Pt, Fe2O3, v.v.), khung xương vật liệu (alumin), hoặc chất kết dính (silica). - Khi sử dụng oxit loại n, điện trở giảm khi tiếp xúc với các chất khí dễ cháy hoặc khử trong không khí (vô cơ: H2, CO, NH3, H2S,NO,v.v; hữu cơ: CH4, propan, rượu, chất tạo mùi, v.v.),trong khi nó tăng khi tiếp xúc với khí oxy hóa (NO2, ozon, N2O, v.v.). Ngoài những khí oxy hóa khử hoạt động, CO2 và hơi nước đã được biết là ảnh hưởng đến điện trở ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn. Khai thác ảnh hưởng của CO2 đã dẫn đến sự phát triển của cảm biến CO2 bán dẫn. tải về 15.54 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|