电阻型半导体气体传感器的概况

本文主要综述了两种类型的半导体电阻型气体传感器,表面控制型气体传感器和体控制型气体传感器,主要讲述了这两类氧传感器的原理,结构特性,制备,应用。综合了国内外研究概况,展望了以后的研究动向。

针对半导体气体传感器的电信号采集装置

针对半导体气体传感器对环境敏感、电阻跨度大的特性,设计了一种针对半导体气体传感器灵敏度高、体积小、适用性广的电信号采集装置。采用多档位分压法实现对欧姆(Ω)至吉欧姆(GΩ)范围的电阻测量,通过滤波与温湿度补偿消除物理、温湿度干扰;同时装置具有本地报警、上位机报警、气室等设计。本文装置实现了半导体气体传感器的精确测量,同时设计集成电路,将传感器封装为可实际应用系统,采用国产EDA与核心芯片设计,有效填补了该领域的空白。

半导体电阻型CO_(2)传感器研究进展

半导体金属氧化物表面与气体相互作用的同时可促使材料内部载流子迁移或转化,进而影响材料导电性能,使其表现出气体敏感特性。利用n型、p型半导体金属氧化物导电性能与二氧化碳(CO_(2))含量之间的变化关系,开展了大量电阻型CO_(2)传感器应用探索。通过构建半导体金属氧化物异质结构,降低传感器工作温度的同时,提高传感器选择响应特性。钙钛矿型复合氧化物半导体也表现出CO_(2)敏感特性,基于这些半导体与CO_(2)相互作用后电阻的变化,可以大大拓展电阻型CO_(2)传感器的探索范围,是极具活力的CO_(2)传感器研究领域。

半导体p+n型气体传感器原理

半导体 p+n型气体传感器是基于气体传感器互补增强和互补反馈原理的一种新结构的气体传感器。理论分析表明 ,基于该工作原理 ,传感器的灵敏度、选择性、热稳定性及抗湿干扰的能力可以得到很大的改善。

金属-有机骨架衍生的功能材料在电阻型气体传感器领域的应用

金属-有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)或多孔配位聚合物(Porous coordination polymers,PCPs)代表的是一类新的由有序的网状结构组成的无机-有机杂化超分子材料。由于MOFs通常具有较高的表面积,可调控的孔径、尺寸、形貌以及多样的组成等特点,在过去二十几年里,以MOFs为基础的各种微纳米材料在各个领域都引起了广泛的关注。目前,以MOFs以及MOFs衍生物为基础的功能材料已被广泛应用于催化、气体的分离与储存、储能、药物传输等诸多研究领域,而在气体传感器领域的应用相对较少。本综述介绍了近几年以MOFs为基础的功能材料在电阻型气体传感器领域的应用进展,重点归纳了由MOFs作为自牺牲模板热解生成的5种金属氧化物(Metal oxides,MO x)及其复合物在该领域的应用。同时,对电阻型气体传感器的基本构造以及金属氧化物基气敏材料的敏感机理做了简要阐述。

三维石墨烯的制备及其在电阻型气体传感器领域的应用

传统的电阻型气体传感器大多基于金属氧化物半导体材料,其能耗高、响应灵敏度较差,无法满足工业气体检测的需求。随着近几年三维石墨烯材料研究的深入,三维石墨烯及其复合材料凭借其高的比表面积和电导率,成为近几年气体传感器的研究热点之一。本文从三维石墨烯的制备方法着手,对三维石墨烯基电阻型气体传感器的性能和应用进行了综述。同时针对目前三维石墨烯基气体传感器存在的响应恢复速度慢、生产规模小等问题,提出传感芯片微型化、生产智能化等解决方法,使其成为未来工业物联网的感应前端。

基于纳米材料气体传感器的接口电路设计

为了在测试的过程中测量纳米材料气体传感器变化的电阻信号,针对高灵敏度的纳米材料气体传感器,设计了一种宽动态范围的快速采样接口电路,基于积分电路的原理,将流经传感器的电流转换成一定脉宽的方波信号,单片机捕获脉冲时间并换算成传感器电阻值。电路在1 kΩ~500 MΩ测量范围内的最大线性误差为5%,能够应用于气体传感器的测试和标定、手持气体检测设备以及电阻测量等领域。

混合微电子技术在氧化锆基氧传感器上的应用

用厚膜、薄膜和叠片工艺制作的氧传感器,降低了总阻抗,从而降低了工作温度和缩短了响应时间。通过测量电离或催化反应得到的氧,极限电流型气体传感器的测量范延伸到H2O、CO2、H2、CO和HCs。采用离子-电子混合导体膜作为扩散控制层改善了电流测量型传感器的性能。与掺杂Y2O3稳定的ZrO2相比,采用掺杂In2O3、Y2O3稳定的ZrO2可抑制老化时电导率的降低。用高能球磨技术可以制备3价阳离子稳定的氧化锆。

低温传感器的应用进展

低温技术广泛应用于航天、国防、科研等领域,低温测量在低温技术中占有非常重要的地位。文中叙述了不同类型的低温传感器在1K温度范围内的使用情况,并详细讨论了这些温度传感器的使用范围、灵敏度和精确度。另外还描述了互换能力、循环加热影响、离子辐射影响以及磁场影响等。在特殊的使用环境下,对于选择合适的温度传感器非常重要。该文对应用广泛的传感器进行了综述,为以后在低温仪器设计中传感器的选型提供了参考。

臭氧传感器

将臭氧传感器连接到该公司770MAX型测量设备上，可以测量电导率／电阻率、TOC，氧溶解量、气体流速、pH值、ORP、温度、液位以及压力。臭氧探针的测试结果可靠并且反应精确，只需要偶尔的简单维护即可。用户可以在正常的臭氧浓度范围和臭氧分解后浓度几乎为零的环境中获得稳定的测量结果。

CO传感器

在既廉价又具有高可靠性的可燃性气体传感器中，高温中尚能保持稳定的氧化物半导体，须经多次使用才能测出电阻值变化。这种氧化物半导体对CO具有高灵敏度，或者是选择感应物质，偶尔也可见到用例。但遗憾的是，其可靠性直到目前还不近入意。

高精度电子鼻采样电路设计与检测系统开发

电子鼻融合了气体传感器阵列、数据采集电路和模式识别算法,可实现对不同气体的识别与分类。在电子鼻的研发过程和实际应用中,气体传感器阵列的响应、数据采集的精度直接影响着对目标气体的识别准确率。文中以高精度、宽量程采样为目标,设计半导体气体传感器电阻信号的采样电路,结合自动化配气系统提高信号采样稳定性。进一步通过上位机软件设计,研制出可测试多种气体的电子鼻检测系统。对乙醇、甲苯和甲醛3种气体的测试研究表明:该系统能够稳定地实现传感器电阻值信号采样,阻值范围在10 kΩ~100 MΩ,采样误差低于0.31%。结合良好的气体分类效果,展现出电子鼻应用于多组分气体检测的潜力。

SnS_(2)气敏材料研究进展

气体传感器能够有效检测浓度低于人类嗅觉极限的有毒有害及易燃易爆等气体,在军事国防、环境安全、医疗诊断等领域具有重大的研究意义。其中电阻式气体传感器因其成本低廉,普遍适用于民用气体检测而受到广泛应用。气敏材料是气体传感器的核心,设计合成合适的气敏材料对发展高性能气体传感器至关重要。本文在简单介绍气体传感器、电阻式气体传感器以及电阻式气体传感器常用的几种传感材料的基础上,聚焦于n型半导体SnS_(2)气敏材料,归纳了该材料的结构与性质,重点阐述了提升SnS_(2)气敏材料传感性能的方法,包括空位工程、热激活工程、光激活工程和异质结工程,并对SnS_(2)气敏材料的研究趋势进行了展望。

二氧化碳气体传感器的研究进展

随着温室效应的加剧,全球开始变暖,对二氧化碳传感器的需求更加迫切。在二氧化碳传感器中,半导体气体传感器最为常见。半导体气体传感器工作温度低、灵敏度高,但是选择性不好,而电化学型气体传感器由于其敏感电极对CO_(2)具有特定的催化作用,从而使其选择性大大提高。与传统的传感器相比,纳米传感器可以从微观角度丰富传感器理论,最常见的纳米材料为金属氧化物。随着研究的深入,在金属氧化物中加入一些贵金属催化、利用可见光催化等等,可以进一步提高气体传感器的性能。本文针对二氧化碳气体传感器做了阐述,着重介绍了二氧化碳气体传感器的原理、研究进展、发展趋势等几个方面。

MOX@MOFs复合高效气敏材料研究获新进展

从传统室内厂房气体监测到智能家居和可穿戴设备等新兴领域,气敏传感器正在扮演着越来越重要的角色,其中金属氧化物（MOX）化学电阻型气敏传感器由于其制作工艺简单、成本低廉、稳定耐用而受到广泛关注,但是该类传感器对单一气体的选择性检测性能较差,如何解决这一瓶颈问题成为气敏传感器研究的热点之一。

福建物构所MOX@MOFs复合高效气敏材料研究获新进展

从传统室内厂房气体监测到智能家居和可穿戴设备等新兴领域,气敏传感器正在扮演着越来越重要的角色,其中金属氧化物（MOX）化学电阻型气敏传感器由于其制作工艺简单、成本低廉、稳定耐用而受到广泛关注,但是该类传感器对单一气体的选择性检测性能较差,如何解决这一瓶颈问题成为气敏传感器研究的热点之一。

生活中的可变电阻

在学习了《变阻器》一节后,同学们对滑动变阻器应该非常熟悉了。随着科技的发展,热敏、压敏、气敏、光敏、磁敏等多种可变电阻应运而生,在生产、生活中得到了广泛应用,发挥着神奇的功能。