氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)new

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1、2005年第4期　　　　　　　　　　　煤　　礦　　機(jī)　　械　　　　　　　　　　　　　　　　　　·3·文章編號(hào):100320794(2005)0420003203氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)11112賈良菊,應(yīng)鵬展,許林敏,倪自豐,王雅晴(11中國(guó)礦業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇徐州221008;21浙江師范大學(xué),杭州310000)摘要:傳感器技術(shù)是現(xiàn)代檢測(cè)和自動(dòng)化技術(shù)的重要基礎(chǔ)之一,它已深入到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著微電腦和微電子技術(shù)的日益普及和應(yīng)用,對(duì)傳感器的性能、數(shù)量及用途提出了新的需求,這就使人們更加重視對(duì)新型傳感器的開發(fā)。重點(diǎn)介紹氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

2、。關(guān)鍵詞:氣敏傳感器;SnO2;MEMS;納米科技中圖號(hào):TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A1前言料之中。例如,半導(dǎo)體材料和新工藝的進(jìn)展,促進(jìn)了目前,礦井中常用的瓦斯傳感器可分為熱導(dǎo)式半導(dǎo)體傳感器的迅速發(fā)展,研制和生產(chǎn)出一批新型和熱效式兩大類。熱導(dǎo)式瓦斯傳感器是利用瓦斯與半導(dǎo)體傳感器;壓電半導(dǎo)體材料促進(jìn)了壓電集成傳空氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同而測(cè)量瓦斯?jié)舛鹊?。熱效式瓦感器的形?高分子壓電薄膜的出現(xiàn),將使機(jī)器人的斯傳感器(又稱熱催化式瓦斯傳感器),其工作原理觸覺(jué)系統(tǒng)更加接近人的皮膚功能。是利用可燃?xì)怏w在催化劑的作用下進(jìn)行無(wú)焰燃燒,3　氣敏傳感器產(chǎn)生熱量,使元件電阻因溫度升高而發(fā)生變化,測(cè)知

3、氣體傳感器是指將被測(cè)氣體濃度轉(zhuǎn)換為與其成瓦斯的濃度。一定關(guān)系的電量輸出的裝置或器件。被測(cè)氣體的種2　傳感器的發(fā)展方向類繁多,它們的性質(zhì)也各不相同。所以不可能用一隨著微電腦和微電子技術(shù)的日益普及和應(yīng)用,種方法來(lái)檢測(cè)各種氣體,其分析方法也隨氣體的種對(duì)傳感器的性能、數(shù)量及用途提出了新的需求,這就類、濃度、成分和用途而異。使人們更加重視對(duì)新型傳感器的開發(fā)。傳感器的發(fā)氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及展,主要有以下幾個(gè)方面的動(dòng)向:制作工藝密切相關(guān)。用金屬氧化敏感材料制作的半(1)努力實(shí)現(xiàn)傳感器新特性導(dǎo)體式氣敏元件具有靈敏度高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體小質(zhì)由于自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高,必

4、須研制出輕,堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用,目前仍以一批具有檢測(cè)范圍寬、高靈敏度、高精度、響應(yīng)速度SnO2材料為主?？旒盎Q性好的新型傳感器,以確保自動(dòng)化生產(chǎn)檢SnO2是一種廣普型的氣敏材料,圍繞SnO2為基測(cè)和控制的準(zhǔn)確性。體材料的氣敏材料的制備及其氣敏元件制備的研究(2)確保傳感器的可靠性,延長(zhǎng)其使用壽命課題十分活躍。SnO2粉體的粒徑大小,顆粒的形確保傳感器工作可靠性的意義是很直觀的,因狀、均勻性、穩(wěn)定性都直接影響著制成的氣敏器件的為它直接關(guān)系到電子設(shè)備的抗干擾和誤動(dòng)作問(wèn)題。靈敏度、功耗、響應(yīng)恢復(fù)特性及穩(wěn)定性等重要參數(shù)。傳感器的可靠性主要體現(xiàn)在具有較長(zhǎng)的使用壽命,

5、如粉體顆粒越小,則粉體的單位比表面積越大,活性能在惡劣環(huán)境下工作及具有失效保險(xiǎn)功能等。越高,由此制成元件靈敏度就越高,功耗就越低,響(3)提高傳感器集成化及功能化的程度應(yīng)恢復(fù)時(shí)間越短。為此,近年來(lái)采用納米技術(shù)制成傳感器集成化是實(shí)現(xiàn)傳感器小型化、智能化和超微細(xì)SnO2粉體。超微細(xì)SnO2粉體方法很多,報(bào)多功能的重要保證?，F(xiàn)在已能將敏感元件、溫度補(bǔ)道較多的是用低溫等離子體法,測(cè)射法,沉淀法,水償電路、信號(hào)放大電路、電壓調(diào)制電路和基準(zhǔn)電壓等熱法,溶膠-凝膠法,化學(xué)氣相沉積法等。近年來(lái)最單元電路集成在同一芯片上。有潛力的方法是溶膠-凝膠法。利用溶膠-凝膠法(4)傳感器微型化合成

6、SnO2超微粒子主要以有機(jī)金屬化合物為起始微機(jī)電系統(tǒng)(又稱MEMS)是一種輪廓尺寸在毫材料或以大批量有機(jī)試劑來(lái)制備SnO2,但有機(jī)金屬米量級(jí),組成元件尺寸在微米量級(jí)的可運(yùn)動(dòng)的微型試劑較昂貴,給大量制備帶來(lái)困難。因而通常是以機(jī)電裝置。MEMS技術(shù)借助集成電路的制造技術(shù)來(lái)廉價(jià)的SnCl4為起始原料,加入少量溶膠形成助劑,制造機(jī)械裝置,可制造出微型齒輪、微型電機(jī)、泵、閥促進(jìn)其溶膠形式。溶膠-凝膠法制備出粉體材料具門、各種光學(xué)鏡片及各種懸臂梁等,而它們的尺寸僅有粒子分布均勻,純度高,比表面積大,活性好,燒結(jié)有30～100μm。溫度低等優(yōu)點(diǎn)。(5)新型功能材料的開發(fā)純SnO2的氣

7、敏特性不甚好,尤其是它的熱穩(wěn)定傳感器技術(shù)的發(fā)展是與新材料的研究開發(fā)密切性不高。為改善其氣敏特性,常在SnO2基體中摻入結(jié)合在一起的,可以說(shuō),各種新型傳感器孕育在新材貴金屬或其他金屬氧化物。經(jīng)研究表明,摻入氧化　　　　　　　　　　氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)———賈良菊·4·,等　　　　　　　　2005年第4期　鐵有利于改善SnO2的氣敏特性,而且能降低成本。性;Quaranta等報(bào)道5%Os摻雜可提高對(duì)CH4敏感用此材料制備的氣敏器件具有體積小,靈敏度高,響性,降低了最佳工作溫度;Chaudharf等報(bào)道Ru、Pd、應(yīng)快,穩(wěn)定性好的特點(diǎn)