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电阻式半导体气体传感器

汇报人：AA

2024-01-31

目录

CONTENTS

传感器概述

传感器结构与性能参数

制造工艺与流程

性能测试与评估方法

应用案例分析与讨论

发展趋势与挑战

01

传感器概述

CHAPTER

电阻式半导体气体传感器是一种利用半导体材料的电阻变化来检测气体浓度的传感器。

工作原理：当半导体材料暴露在待测气体中时，气体会与半导体表面发生反应，导致半导体材料的电阻发生变化。通过测量电阻的变化，可以推算出气体的浓度。

灵敏度高

选择性好

响应速度快

稳定性好

电阻式半导体气体传感器对气体的响应非常灵敏，可以检测到很低浓度的气体。

电阻式半导体气体传感器的响应速度较快，可以在短时间内对气体浓度变化做出响应。

不同的气体对半导体材料的电阻影响不同，因此电阻式半导体气体传感器具有较好的气体选择性。

经过适当的处理和老化，电阻式半导体气体传感器的性能可以保持稳定。

电阻式半导体气体传感器广泛应用于环境监测、工业生产、医疗诊断、安全防护等领域。例如，用于检测空气中的有害气体、监测工业生产过程中的气体浓度、诊断疾病时检测呼出气体中的生物标志物等。

应用领域

随着环保意识的提高和安全生产的要求，电阻式半导体气体传感器的市场需求不断增长。同时，随着物联网、智能家居等技术的发展，电阻式半导体气体传感器在智能家居、智能安防等领域的应用也逐渐增多。

市场需求

02

传感器结构与性能参数

CHAPTER

由电阻式半导体材料制成，用于感知气体浓度变化并产生相应电阻变化。

为敏感元件提供必要的工作温度，确保传感器在不同环境温度下均能正常工作。

用于连接敏感元件与外部电路，确保信号传输的稳定性与可靠性。

保护传感器内部元件免受机械损伤、化学腐蚀及外部环境干扰。

敏感元件

加热元件

电极与引线

封装与保护结构

表示传感器对气体浓度变化的响应程度，灵敏度越高，传感器对气体浓度的微小变化越敏感。

灵敏度

选择性

稳定性

响应时间

传感器对不同气体的响应程度，选择性好的传感器能准确区分不同气体。

传感器在长时间工作过程中保持性能稳定的能力，包括零点漂移和量程漂移等。

传感器从接触气体到输出稳定信号所需的时间，响应时间越短，传感器对气体浓度的变化反应越快。

温度变化会影响敏感元件的电阻率和传感器的灵敏度，因此需要对传感器进行温度补偿或采用恒温措施。

温度影响

湿度变化可能导致传感器性能波动，需要采用防水、防潮等保护措施。

湿度影响

其他气体可能对传感器产生干扰，导致误报或漏报，因此需要提高传感器的选择性和抗干扰能力。

气体干扰

包括改进敏感元件材料、优化传感器结构、采用先进的制造工艺和校准技术等，以提高传感器的综合性能。

优化措施

03

制造工艺与流程

CHAPTER

选用高纯度、高稳定性的半导体材料，如二氧化锡、氧化锌等，以保证传感器的灵敏度和稳定性。

材料选择

对所选材料进行研磨、混合、压制等预处理，以获得均匀的材料组成和合适的微观结构。

预处理技术

采用真空蒸发、溅射或化学气相沉积等方法，在基底上制备一层均匀的半导体薄膜。

薄膜制备

电极制作

烧结工艺

在半导体薄膜上制作电极，通常采用光刻、蒸发或溅射等工艺，以获得高精度的电极图案。

将制备好的半导体薄膜和电极在高温下进行烧结，以提高材料的稳定性和机械强度。

03

02

01

厚度检测

电学性能测试

环境适应性测试

成品率统计与分析

01

02

03

04

采用光学或电子显微镜等方法，对半导体薄膜的厚度进行检测，确保其符合设计要求。

对制备好的传感器进行电学性能测试，包括电阻、灵敏度、响应时间等指标的测量。

将传感器置于不同的环境条件下进行测试，以评估其在实际应用中的性能表现。

对生产过程中的成品率进行统计和分析，找出影响成品率的关键因素并加以改进。

04

性能测试与评估方法

CHAPTER

零点漂移测试

在无目标气体或纯净空气中，观察传感器输出是否稳定，记录零点漂移量。

量程及灵敏度测试

通入不同浓度的目标气体，记录传感器输出变化，计算灵敏度和量程。

线性度测试

在传感器量程内，选取多个测试点，通入不同浓度的目标气体，观察传感器输出与气体浓度之间的线性关系。

分辨率测试

在传感器量程内，通入微小浓度变化的目标气体，观察传感器是否能分辨出这种变化。

A

B

C

D

响应时间测试

通入阶跃变化的目标气体，记录传感器输出达到稳定值所需的时间。

重复性测试

在相同条件下，多次进行响应时间和恢复时间测试，观察传感器动态特性的重复性。

恢复时间测试

在传感器稳定工作后，突然撤离目标气体，记录传感器输出恢复到零点所需的时间。

抗干扰能力测试

在传感器工作环境中引入其他干扰气体或因素，观察传感器输出是否受到干扰。

加速寿命试验

寿命预测模型

失效模式分析

可靠性评估指标

通过提高温度、湿度等应力条件，