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气体传感器的性能测试 • 气体传感器材料： 1. 溅射ZnO薄膜(150 nm) (麻省理工学院) 2. 溅射SnO 薄膜(60 nm) 2 (夫琅和费物理测量技术研究所) • 检测气体： 电学测量 H , CO, NH , NO , CH 2 3 2 4 H Pt电极 2 H • 使用温度： SiO 层 H2 H2 2 2 ZnO膜 320-460℃ 硅片 半导体气体传感器机理 • 体材料：化学计量比的改变 诱导产生薄层的施主：（施主）浓度与氧分压p O 有关 2 调制 体材料的电导 1 耐用型钛酸锶基氧传感器 半导体氧化物 排放气体 pO2 电极 掺杂对钛酸锶电导的影响 2＋ 4＋ 2- 2＋ 4＋ 2- Sr Ti O Sr Ti O 3 3 受主掺杂：Al, Ni, Fe 受主掺杂：Al, Ni, Fe 施主掺杂：Nb, Ta, Sb, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd 施主掺杂：Nb, Ta, Sb, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Gd 2 不依赖于温度：高受主掺杂的钛酸锶 响应时间 率 导 电 厚膜技术中的氧传感器 3 多孔Sr La TiO (x=0.005,0.03)的瞬时行为 1-x x 3 多孔陶瓷 半导体气体传感器的机理 • 界面－气体吸附 诱发空间电荷势垒 调制 晶界势垒 1. 表面电导 2. 晶界势垒 4 传感器结构 2 一个9 mm 的单片传感器由以下部分构成： • 四个带有叉指电极的传感元件 • 加热元件 • 温度传感器 封装传感器横截面的结构示意图 5