金属氧化物气敏传感器稳定性研究

论文摘要

采用8个自制旁热式ZnO基气敏传感器和6个Figaro公司商用传感器（TGS）,在变湿度环境下对不同浓度的6种可挥发性有机物（VOCs）进行了测试。探讨了金属氧化物（MOS）气敏传感器的气敏性能受环境湿度影响的变化规律,发现随着湿度增加,除了传感器基线电阻减小和对还原性气体敏感度降低之外,传感器对还原性气体的响应恢复速度也增大了。并且在0%RH-30%RH湿度变化所引起的传感器基线电阻及灵敏度的下降程度大于30%RH-60%RH和60%RH-90%RH湿度变化引起的下降程度。本文通过分析反应机理对上述现象进行了解释。同时,利用传感器气敏特征对6种VOCs气体进行了识别。识别过程中,对比了稳态特征和动态特征受湿度影响的程度,同时也比较了在湿度变化条件下稳态特征和动态特征的识别效果。结果表明采用稳态和动态特征联合识别的方法识别率可达100%,且对各类气体聚类清晰。利用丝网印刷技术制备了Bi2O3和Cu2O掺杂的ZnO基厚膜型气敏传感器阵列,并进行了稳定性测试,分析了气敏传感器基线电阻及灵敏度的稳定性,比较了不同的掺杂及烧结工艺对稳定性的影响。结果显示,传感器稳定性较差;掺Cu2O的气敏传感器稳定性优于未掺Cu2O的气敏传感器;700℃烧结的气敏传感器的稳定性优于600℃烧结的气敏传感器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 半导体气敏传感器的常见类型
• 1.3 电阻型金属氧化物半导体气敏传感器的工作原理
• 1.4 气敏传感器特性参数简介
• 1.5 半导体气敏传感器稳定性的研究现状
• 1.6 本课题的研究目的及内容
• 2 环境湿度对MOS 气敏传感器及阵列性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验方案
• 2.3 传感器阵列及其制备工艺
• 2.4 气敏性测试
• 2.5 数据分析
• 2.6 结果与讨论
• 2.7 小结
• 3 ZnO 基气敏传感器稳定性研究
• 3.1 前言
• 3.2 稳定性评价参数和评判标准
• 3.3 ZnO 基管状气敏传感器的稳定性研究
• 3.4 ZnO 基平板型气敏传感器的稳定性研究
• 3.5 小结
• 4 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文