NiSnO3纳米粉体的常温固相合成及其宅敏特性
傅军;何平;董名友
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷)，期】2005(024)009
【摘要】以镇盐、四氯化锡及NaOH为原料在常温条件下采用固-固相化学反应法制备钙钛矿型复合氧化物NiSnO3粉体?并用X射线粉末衍射(XRD),透射电镜(TEM)等对其进行表征.结果表明:产物基本上是NiSnO3,平均晶粒为60 nm 左右?将样品制成旁热式气敏元件测试其气敏特征,结果表明:在290°C时对乙醇有较高灵敏度/旦对H2和LPG灵敏度较低，且其响应恢复特性较好. 【总页数】3页(22-24)
【关键词】无机徘金属材料;NiSnO3;气敏材料;室温;固相反应
【作者】傅军;何平;董名友
【作者单位】海南师范学院物理系海南，海口,571158;广西师范学院物理系广西南宁,530001;海南海口科宇电子设备厂，海南，海□,571100
【正文语种】中文
【中图分类】TN3040
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焕新；荆熠
石墨烯气敏性能的研究进展 张焕林１，李芳芳２，刘柯钊１ （１ 表面物理与化学重点实验室，绵阳６２１９０７；２ 中国工程物理研究院，绵阳６２１９００ ）摘要 石墨烯因具有高的电子迁移率和超大的比表面积而有望成为新一代的气敏材料，近年来有关石墨烯气体传感器的研究工作逐年增加。概述了石墨烯的结构和特性；介绍了典型石墨烯气体传感器的工作原理；综述了本征和功能化石墨烯的多种气体气敏特性在理论和实验上的研究现状。 关键词 石墨烯 本征石墨烯 改性石墨烯 气敏特性 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｇａｓ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＧｒａｐｈｅｎｅＺＨＡＮＧ Ｈｕａｎｌｉｎ１，ＬＩ Ｆａｎｇｆａｎｇ２， ＬＩＵ Ｋｅｚｈａｏ１ （１ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９０７；２ Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎａｌｌｙ ｈｉｇｈ ｃａｒｒｉｅｒ ｍｏｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌａｒｇｅ ｓｕｒｆａｃｅ－ｔｏ－ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ，ｇｒａ－ｐｈｅｎｅ ｉｓ ｔｈｏｕｇｈｔ ｔｏ ｂｅ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｇａｓ ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ａｒｔｉｃｌｅｓａｂｏｕｔ ｇａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｐｒｉｎｃｉ－ｐｌｅ ｏｆ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｗｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｕｓ ｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｒｉｓｔｉｎｅ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｇａｓｅｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｐｒｉｓｔｉｎｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｇａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ 张焕林：女，硕士研究生，从事碳材料的功能化研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇ ｈｌ０６＠１２６．ｃｏｍ０ 引言 石墨烯是除了石墨、金刚石、富勒烯和碳纳米管之外碳元素的又一种同素异形体。它是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状结构， 是构成其他维数材料的基本结构单元，它可以包裹成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管或者堆 垛成三维的石墨［１］ 。２００４年英国曼彻斯特大学的物理学教授Ｇｅｉｍ的研究组［２］ 用高度定向的热解石墨（ＨＯＰＧ） 首次获得了独立存在的高质量的石墨烯， 并对其电学性能进行了系统表征。研究发现石墨烯存在双极性电场效应，具有极大的载流子浓度、超高的载流子迁移率和亚微米尺度的弹性输运等特性。这些优异的性能引起了物理学、 材料学、化学等科研领域的广泛关注，掀起了继富勒烯和碳纳米管后的又一次碳材料研究热潮。石墨烯的发现者Ｇｅｉｍ教授和Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ 博士也因此被授予２０１０年度诺贝尔物理学奖。 ２００７年Ｓｃｈｅｄｉｎ等［３］ 首先发现， 用石墨烯制备的传感器可以检测到单个分子在石墨烯表面的吸附和解吸附行为，这 引起了科学界的极大关注。研究者们随后研究了微机械剥离、化学剥离和化学气相沉积等方法制备的石墨烯的气敏特性，发现本征石墨烯只对ＮＯ２、ＮＨ３等少数气体有较高的灵敏度。于是理论研究者纷纷开始了本征、掺杂和缺陷石墨烯与气体吸附作用机制的研究，发现具有一定缺陷或掺杂的石墨烯对特定的气体有较强的吸附。在理论研究的指导下，最近研究者对石墨烯进行了有目的地掺杂和功能化研究以提 高石墨烯对特定气体的选择性和灵敏度。本文着重介绍本征石墨烯的气敏特性、对气体分子的吸附作用，以及功能化石墨烯对氢气的响应特性。 １ 石墨烯的结构和特性 石墨烯是由ｓｐ２ 杂化的碳原子紧密排列构成的二维六角 结构的单层石墨，每个碳原子通过σ键与相邻的３个碳原子连接，这些强Ｃ－Ｃ键的网状结构使石墨烯片层具有优异的结构刚性。每个碳原子都有１个未成键的电子， 这些电子在与原子平面垂直的方向上形成的离域π轨道上自由运动，赋予 石墨烯良好的导电性［４］。石墨烯ｓｐ２ 杂化的碳碳键的长度为０．１４２ｎｍ［５］，单原子层的理论厚度为０．３４ｎｍ［６］ 。图１为石墨 烯的能带结构和布里渊区图［７］ ，价带和导带在费米能级的６ 个顶点上相交，由此表明石墨烯是一种零带隙的物质，具有 金属性。石墨烯中电子的典型传导速率为８×１０５ ｍ·ｓ －１，接近光在真空中传播速度的１／４００ ，比一般半导体的电子传导速率大得多［８］ 。除此之外，当石墨烯被裁剪为宽度小于 １０ｎｍ的纳米条带时会产生一定的带隙， 这种半导体石墨烯在晶体管中有较大的潜在应用价值［ ９］ 。目前已证实的石墨烯的优异的物理性质包括：室温下高 的电子迁移率（１５０００ｃｍ２·Ｖ－１·ｓ－１）［２，１０］ ；优异的热导率（约５０００Ｗ·ｍ－１·Ｋ－１）［１１］ ，是Ｃｕ热导率的１０倍多；超高的力学性能，破坏强度为４２Ｎ／ｍ，杨氏模量为１．０ＴＰａ［１ ２］ ；超大的比表面积，理论值为２６３０ｍ ２·ｇ－１［１３］；几乎完全透明，光透· ９３·石墨烯气敏性能的研究进展／张焕林等
SnO2材料气敏性能研究进展 1.气体传感器的定义与研究意义 气体传感器是传感器领域的一个重要分支，是一种将气体的成分、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等使用的信息的装置。它主要用来检测气体的种类和浓度，对接触气体产生响应并转化成电信号从而达到对气体进行定量或半定量检测报警的目的。气体传感器现已在人类的生产生活中得到了广泛的应用，在民用方面，主要是检测天然气、煤气的泄露，二氧化碳气体含量、烟雾杂质和某些难闻的气味及火灾发生等；在工业方面，主要是检测硫化物、氮氧化物、CH4、CO、CO2及Cl2等有毒或有害的气体，检测有机溶剂和磷烷、砷烷等剧毒气体，检测电力变压器油变质而产生的氢气，检测食品的新鲜度，检测空燃比或废气中的氧气的含量以及检测驾驶员呼气中酒精含量等；在农业生产上，主要是检测温度和湿度、CO2，土壤干燥度、土壤养分和光照度。因此，气敏传感器的研究具有非常重要的意义。 2.气体传感器的分类 按基体材料的不同，气敏传感器还可分为固体电解质气体传感器、有机高分子半导体传感器，金属氧化物半导体气体传感器；按被检测的气体不同，气敏传感器可分为酒敏器件、氢敏器件、氧敏器件等。固体电解质气体传感器使用固体电解质做气敏材料，主要是通过测量气敏材料通过气体时形成的电动势而测量气体浓度。这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，得到了广泛的应用。高分子气敏传感器通过测量气敏材料吸收气体后的电阻、电动势、声波在材料表面传播速度或频率以及重量的变化来测量气体浓度。高分子气体传感器具有许多的优点，如对特定气体分子灵敏度高，选择性好，且结构简单，能在常温下使用，可以补充其它气体传感器的不足。金属氧化物半导体气体传感器是一类研究时间较长、应用前景较好的传感器，它主要根据材料表面接触气体后电阻发生变化的原理来检测气体。因为金属氧化物半导体中多数载流子的不同而分为P型和N型。N 型半导体材料中，主要是晶格内部存在氧离子的缺位或阳离子的填隙，此类材料主要包括SnO、ZnO、In2O3、a-Fe2O3、WO3、ZnFe2O4、CdO和TiO2等。在P
- - MR516 热线型半导体气敏元件 MR516型气敏元件通过气体吸附在金属氧化物半导体表面而产生热传导变化及电传导变化的原理，由白金线圈电阻值变化测定气体浓度。MR516由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇有机蒸汽时检测元件电阻减小，桥路输出电压变化，该电压变化随气体浓度增大而成比例增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。 特点 高灵敏度,大信号输出 初期稳定时间短，响应速度快 良好的重复性，工作稳定可靠 功耗低、微型化设计 应用 适于民用、工业现场的便携式有机蒸汽探测器。 元件结构 基本测试电路
长期稳定性 在空气中每年漂移小于5mV ，在10ppm 甲醛中每年漂移小于5mV 。短期储存（两周内）30分钟即可稳定，如长期储存（一年），则需老化5小时才可稳定。 MR516输出信号随环境温度、湿度的变化 注意事项 △ 元件的灵敏度要定期用标准气样校准。 △ 应尽量避免接触浓度为 5%以上的可燃性气体。 △ 当偶然接触到高浓度的可燃性气体 时, 应重新校准零点和灵敏度。 △ 在调试过程中, 应严格控制加热电压或电流, 不得超过4.0V 以免烧毁元件。 △ 长期停止使用要放置在干燥、无腐蚀性气体的环境中。 △ 元件谨防振动、跌落及机械损伤。
- - 1、试验装置： a 、试验箱材料为金属或玻璃，不吸附气体，箱体积为每对元件大于1升。 b 、推荐红外气体分析仪测量气体浓度。 c 、箱内气体应搅拌，但不可直接对着元件。气流速度低于0.5m/s 。 d 、室外新鲜空气。 e 、直流稳压电源。毫伏表阻抗大于100K Ω。 f 、每次试验前，用排风扇换气，每分换气量大于10倍箱体积。 g 、元件安装在试验箱内，在水平方向，姿态相同。改变姿态将产生不同的热对流。 2、气体浓度调节： 箱内气体浓度用体积法调节，体积法可用下式计算： V(ml)=V 1×C×10-6×(273+T R )/(273+T C ) V ：注入气体体积（ml ） V 1：箱内体积（ml ） C ：要调节的气体浓度（ppm ） T R ：室温（℃） T C ：箱内温度（℃） 3、测量： A 、 老化。测量之前，用额定电压通电大于30分钟，如果元件经过长期储存，建 议老化5小时以上。 B 、 测量。预老化后，测量空气中的输出电压Va 。试验气体注入试验箱内，令其扩 散到全箱，通常需1min 以上。测量试验气体中元件的输出电压Vg 。气体灵敏度表示为： S=（Vg-Va ）/C 。其中： C 为气体浓度。
实验？？气敏材料性能检测 一、实验目的 1.了解气敏材料性能的测试方法 2.了解气敏材料测试仪的基本操作方法 二、概述 气体传感器属于化学传感器，它是利用传感器与被测气体进行化学反应，并把反应结果转换成电信号再加以检测。气体传感器种类繁多，分类方式也不少。可以按照使用的材料来分．如半导体气体传感器，固体解质气体传感器等。气体传感器中最核心、最重要的部件就是传感元件中的气体敏感材料，气体敏感材料对特种气体的灵敏度和选择性以及稳定性等等性能的好坏是这种气体传感器优劣的标志，所以气敏材料的研究是科技工作者的研究重点。 一种良好的气体传感器需要在以下几个方面体现其优越性，这几种主要参数特性如下： (1)灵敏度：气敏元件的灵敏度是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标,它是气敏传感器的一个重要参数。灵敏度表示气体敏感元件的电参量与被测气体浓度之间的依从关系，一般采用电阻比（或电压比）来表示灵敏度S：S=Ra / Rg = Vg / Va (对n型半导体) S=Rg / Ra = Va / Vg (对p型半导体) (其中Ra表示电阻型气敏元件在洁净空气中的电阻值，称为气敏元件的固有电阻值, Rg表示在被测气体中的电阻值称为实测电阻值) (2)响应时间与恢复时间：气敏元件的响应时间表示在工作温度下、气敏元件对被测气体的响应速度，一般指气敏元件与一定浓度被测气体开始接触时，到气敏元件电阻变化值达到[Ra – Rg]值的80%所需的时间。一般用符号t res表示。而恢复时间表示在工作温度下，被测气体从该元件上解吸的速度。一般从气敏元件脱离被测气体开始计时，直到其电阻变化值达到[Ra – Rg]值的80%为止，所需的时间称为恢复时间。通常用符号t rec表示。 (3)选择性：在多种气体共存的条件下，气敏元件区分气体种类的能力称为选择性。对某种气体的选择性好就表示气敏元件对它有较高的灵敏度。选择性是气敏元件的重要参数。
2.3 气敏、湿敏电阻传感器 2.3.1气敏电阻 在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测 和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情 况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。气敏电阻传感器就是一种将 检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 1.气敏电阻的工作原理及其特性 气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。 以SnO2气敏元件为例，它是由0.1～10μm的晶体集合而成，这种晶体是作为N型半导 体而工作的。在正常情况下，是处于氧离子缺位的状态。当遇到离解能较小且易于失去电子 的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导 率增加。而对于P型半导体来说，它的晶格是阳离子缺位 状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。 气敏电阻的温度特性如图2.26所示，图中纵坐标为 灵敏度，即由于电导率的变化所引起在负载上所得到的值 号电压。由曲线可以看出，SnO2在室温下虽能吸附气体， 但其电导率变化不大。但当温度增加后，电导率就发生较 大的变化，因此气敏元件在使用时需要加温。此外，在气 敏元件的材料中加入微量的铅、铂、金、银等元素以及一 些金属盐类催化剂可以获得低温时的灵敏度，也可增强对 图2.26 气敏电阻灵敏度与温度的关系气体种类的选择性。 2.常用的气敏电阻 气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种，直热式消耗功率大，稳定性较差，故应用逐渐减少。旁热式性能稳定，消耗功率小，其结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网 防爆，因此安全可靠，其应用面较广。 （1）氧化锌系气敏电阻 ZnO是属于N型金属氧化物半导体，也是一种应用较广泛的气敏器件。通过掺杂而获得 不同气体的选择性，如掺铂可对异丁烷、丙烷、乙烷等气体有较高的灵敏度，而掺钯则对氢、一氧化碳、甲烷，烟雾等有较高的灵敏度。ZnO气敏电阻的结构如图2.27所示。这种气敏 元件的结构特点是：在圆形基板上涂敷ZnO主体成分，当中加以隔膜层与催化剂分成两层而 制成。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必 须快而准。利用SnO2金属氧化物半导体气敏材料，通过对颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2 纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结 型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO 气体。
气敏传感器 物流1101班刘祥0121118700313 摘要：气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。它将气体种类 及其浓度等有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱便可获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息。现阶段空气污染现象日益严重，气敏传感器技术对于空气监测十分重要。 一气敏传感器工作原理 声表面波器件之波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用（化学作用或生物作用，或者是物理吸附），使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。 二气敏传感器分类 由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检测所有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。目前实际使用最多的是半导体气敏传感器。 1.半导体式此类传感器原理是若气体接触到加热的金属氧化物(SnO2、 Fe2O3、ZnO2等)，电阻值会增大或减小。主要运用于还原性气体、城市排放气体、丙烷气等气体的监测。其特点是灵敏度高，构造与电路简单，但输出与气体浓度不成比例。 2.接触燃烧式此类传感器原理是可燃性气体接触到氧气就会燃烧，使得作为气敏材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。主要运用于燃烧气体的监测。其特点是输出与气体浓度成比例，但灵敏度较低 3.化学反应式此类传感器原理是利用化学溶剂与气体反应产生的电流、颜色、电导率的增加等主要运用于CO、H2、CH4、C2H5OH、SO2等的监测。其特点是气体选择性好，但不能重复使用。 4.光干涉式此类传感器原理是利用与空气的折射率不同而产生的干涉现象主要运用于与空气折射率不同的气体，如CO2等的监测。其特点是寿命长，但选择性差。 5.热传导式此类传感器原理是根据热传导率差而放热的发热元件的温度降低进行检测主要运用于与空气热传导率不同的气体，如H2等的监测。其特点是构造简单，但灵敏度低，选择性差。 6.红外线吸收散射式此类传感器原理是由于红外线照射气体分子谐振而吸收或散射量进行检测主要运用于CO、CO2等的监测。其特点是能定性测量，但装置大，价格高。 三气敏传感器应用 气敏传感器的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气
MC115 催化燃烧式气敏元件 MC115型气敏元件根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。 特点 桥路输出电压呈线性 响应速度快 具有良好的重复性、选择性 元件工作稳定、可靠 抗H 2 S 中毒 应用 工业现场的天然气、液化气、煤气、 烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等有机溶剂蒸汽的浓度检测。 可燃性气体泄漏报警器 可燃性气体探测器 气体浓度计 元件外形结构 基本测试电路 技术指标 电桥输出 测试电压： 3.0V
灵敏度特性及响应恢复特性 长期稳定性 在空气中每年漂移小于1个mV ，在1%CH 4中每年漂移小于2个mV 。短期储存（两周内）30分钟即可稳定，如长期储存（一年），则需老化5小时才可稳定。 注意事项 △元件的灵敏度要定期用标准气样校准。 △应尽量避免接触浓度为15%以上的可燃性气体。当偶然接触到高浓度的可燃性气体时, 应重新校准零点和灵敏度。 △在调试过程中, 应严格控制加热电压或电流, 不得超过4.8V 或220mA 以免烧毁元件。 △长期停止使用要放置在干燥、无腐蚀性气体的环境中。 △元件谨防振动、跌落及机械损伤。 使用元件前请详细参看本说明。 元件测试步骤 1、试验装置： a 、试验箱材料为金属或玻璃，不吸附气体，箱体积为每对元件大于1升。 b 、推荐红外气体分析仪测量气体浓度。 c 、箱内气体应搅拌，但不可直接对着元件。气流速度低于0.5m/s 。 d 、室外新鲜空气。 e 、直流稳压电源。毫伏表阻抗大于100K Ω。 f 、每次试验前，用排风扇换气，每分换气量大于10倍箱体积。 g 、元件安装在试验箱内，在水平方向，姿态相同。改变姿态将产生不同的热对流。 2、气体浓度调节： 150 135 120 105 90 75 60 45 30 15 0 气氛中 长期稳定性 时间（月） 48 40 32 24 16 8 0 -8
气敏传感器 第八章气敏 接触燃烧式气敏元件 金属氧化物 1,检测原理 可燃性气体(H2,CO,CH4等)与空气中的氧接触,发生氧化反应,产生反应热(无焰接触燃烧热),使得作为敏感材料的铂丝温度升高, 2,接触燃烧式气敏元件的结构 用高纯的铂丝,绕制成线圈,为了使线圈具有适当的阻值(1Ω～2Ω),一般应绕10圈以上.在线圈外面涂以氧化铝或氧化铝和氧化硅组成的膏状涂覆层,干燥后在一定温度下烧结成球状多孔体.将烧结后的小球,放在贵金属铂,钯等的盐溶液中,充分浸渍后取出烘干.然后经过高温热处理,使在氧化铝(氧化铝一氧化硅)载体上形成贵金属触媒层,最后组装成气体敏感元件.除此之外,也可以将贵金属触媒粉体与氧化铝,氧化硅等载体充分混合后配成膏状,涂覆在铂丝绕成的线圈上,直接烧成后备用.另外,作为补偿元件的铂线圈,其尺寸,阻值均应与检测元件相同.并且,也应涂覆氧化铝或者氧化硅载体层,只是无须浸渍贵金属盐溶液或者混入贵金属触媒粉体,形成触媒层而已. 触媒 Al2O3载体 Pt丝 元件 (0.8-2)mm (b)敏感元件外形图 接触燃烧式气敏元件结构示意图 (a)元件的内部示意图 二,半导体气体传感器 气体敏感元件,大多是以金属氧化物半导体为基础材料.当被测气体在该半导体表面吸附后,引起其电学特性(例如电导率)发生变化.目前流行的定性模型是:原子价 (1)气敏元件的电阻值 将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值,称为气敏元件(电阻型)的固有电阻值,表示为Ra.一般其固有电阻值在(103～105)Ω范围. 测定固有电阻值Ra时, 要求必须在洁净空气环境中进行.由于经济地理环境的差异,各地区空气中含有的气体成分差别较大,即使对于同一气敏元件,在温度相同的条件下,在不同地区进行测定,其固有电阻值也都将出现差别.因此,必须在洁净的空气环境中进行测量. (2)气敏元件的灵敏度 是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标.它表示气体敏感元件的电参量(如电阻型气敏元件的电阻值)与被测气体浓度之间的依从关系.表示方法有三种 (a)电阻比灵敏度K (b)气体分离度 RC1—气敏元件在浓度为Cc的被测气体中的阻值: RC2—气敏元件在浓度为C2的被测气体中的阻值.通常,C1>C2. (c)输出电压比灵敏度KV Va:气敏元件在洁净空气中工作时,负载电阻上的电压输出; Vg:气敏元件在规定浓度被测气体中工作时,负载电阻的电压输出
QM-N5型气敏元件 QM-N5型气敏元件是以金属氧化物SnO2为主体材料的N 型半导体气敏元 件，当元件接触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅速升高。 特点： 1、 用于可燃性气体的检测（CH4、C4H10、H2等） 2、 灵敏度高 3、 响应速度快 4、 输出信号大 5、 寿命长，工作稳定可靠 2当元件接触还原性气体时,其电导率随气体浓度的增加而迅速升高. ? 特点 用于可燃性气体的检测(CH 4,C 4H 10,H 2等) 灵敏度高 响应速度快 输出信号大 寿命长,工作稳定可靠 ? 技术指标 加热电压(V H ) AC 或DC 5±0.5V 回路电压(V C ) 最大DC 24V 负载电阻(R L ) 2K Ω 清洁空气中电阻(Ra) ≤4000K Ω 灵敏度(S=Ra/R dg ) ≥4(在1000ppmC 4H 10中) 响应时间(tres) ≤10S 恢复时间(trec) ≤30S 检测范围 50-10000ppm ? 基本测试电路
?使用方法及注意事项 ?元件开始通电工作时,没有接触可燃性气体,其电导率也急剧增加1分钟 后达到稳定,这时方可正常使用,这段变化在设计电路时可采用延时处理 解决. ?加热电压的改变会直接影响元件的性能,所以在规定的电压范围内使用 为佳. ?元件在接触标定气体1000ppm C4H10后10秒以内负载电阻两端的电压可 达到(V dg - Va)差值的80%(即响应时间);脱离标定气体1000ppm C 4 H 10 30 秒钟以内负载电阻两端的电压下降到(V dg - Va)差值的80%(即恢复时间). ?符号说明 检测气体中电阻- R dg 检测气体中电压- V dg R dg 与V dg 的关系: R d g=R L (V C /V dg -1) ?负载电阻可根据需要适当改动,不影响元件灵敏度. ?使用条件:温度-15~35℃;相对湿度45~75%RH;大气压力80~106KPa ?环境温湿度的变化会给元件电阻带来小的影响,当元件在精密仪器上使 用时,应进行温湿度补偿,最简便的方法是采用热敏电阻补偿之. ?避免腐蚀性气体及油污染,长期使用需防止灰尘堵塞防爆不锈钢网. ?元件六脚位置可与电子管七角管座匹配使用. ?使用元件前请详细参看本说明.
气敏元件和传感器技术的发展现状 在应用方面，目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定是哪一种气体。 一、气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展 国外气体传感器发展很快，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外气体传感器技术得到了较快发展，据有关统计猜测，美国1996年—2002年气体传感器年均增长率为（27～30）％。 目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。如日本费加罗公司推出了检测（0.1～10）×10－6硫化氢低功耗气体传感器，美国IST提供了寿命达10年以上的气体传感器，美国FirstAlert 公司推出了生物模拟型（光化反应型）低功耗CO气体传感器等。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化；还有前已涉及的美国IST公司的具有微处理器的“MegaGas”传感器实现了智能化、多功能化。 二、国内现状与差距 气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展的情况下，国内已有一定的基础。其现状是： （1）烧结型气敏元件仍是生产的主流，占总量90％以上；接触燃绕式气敏元件已具备了生产基础和能力；电化学气体传感器有了试制产品; （2）在工艺方面引入了表面掺杂、表面覆膜以及制作表面催化反应层和修隔离层等工艺，使烧结型元件由广谱性气敏发展成选择性气敏；在结构方面研制了补偿复合结构、组合差动结构以及集成化阵列结构；在气敏材料方面SnO2和Fe2O3材料已用于批量生产气敏元件，新研究开发的Al2O3气敏材料、石英晶体和有机半导体等也开始用于气敏材料; （3）低功耗气敏元件（如一氧化碳，甲烷等气敏元件）已从产品研究进入中试; （4）国内气敏元件传感器产量已超过“九五”初期的400万支。产量超过20万支的主要厂家有5家，黑龙江敏感集团、太原电子厂、云南春光器材厂、天津费加罗公司（合资）、北京电子管厂（特种电器厂），其中前四家都超过100万支，据行业协会统计，1998年全国气敏元件总产量已超过600万支。 总的看来，我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要
厚膜半导体工艺在气敏元件生产中的应用 发表时间：2019-07-18T10:02:06.747Z 来源：《科技尚品》2019年第1期作者：董梅顾传波 [导读] 半导体气体敏感材料由于对可燃及毒性气体具有独特的敏感作用，使其在现代生活中日益成为一种重要的功能材料。当气敏材料与目标气体接触时，目标气体与材料表面吸附的氧发生化学反应，使得敏感材料的电阻发生变化，从而实现对多种气体的检测。 中芯国际集成电路制造（天津）有限公司 厚膜元件具有灵敏度高、重复性、稳定性好、功耗低、寿命长等优点，但薄膜元件制作对工艺设备要求很高，制造成本高，不易产业化推广。而厚膜元件采用印刷工艺，工艺简单，生产成本低，更适宜批量生产。 一、基本工作原理 半导体气敏是由气敏以及加热丝、防爆网构成，并且气敏中含有氧化锡、三氧化二铁以及氧化锌等。半导体气敏在工作的过程当中，其半导体金属氧化物的表面与待测气体在接触之时会发生化学反应，并通过这一过程中产生的电导率的物性变化从而检测出相应的气体成分。半导体对两种气体都具有吸附能力，N型半导体会对氧化型气体起到吸附的作用，P型半导体会对还原型气体起到吸附作用，在发生吸附作用之时，载流子会相应减少，这时半导体的电阻会增大。与此截然不同的是，N型半导体如果吸附的是还原型气体，P型半导体吸附的是氧化型气体则会使得载流子增多从而电阻减校半导体气敏与气体,接触的时间一般在1min，举例来讲，N型材料一般使用氧化锡、氧化锌、二氧化钛以及三氧化二钨等，P型材料一般使用二氧化钼以及三氧化铬等。在空气之中，含氧量一般是恒稳定的，借此可以推断出氧的吸附物质的能量也是恒稳定的，并且气敏器件的阻值也是保持稳定不变的状态。当所测量的气体融入这样恒稳定状态的气体之中，器件的表层会发生吸附从而器件的电阻值会发生变化，并且器件的阻值会因气体浓度的变化也发生相应的反应，因此能在浓度与阻值的变化形态上推测出气体的基本浓度。 二、厚膜半导体工艺在气敏元件生产中的应用 1.添加剂的合理使用。研究表明，气敏元件长期稳定性的改善还可以通过在敏感材料中加入适当的添加剂或进行相应的表面处理来实现。添加剂的作用不同于催化剂，更多的是对敏感材料的改性，通过加入添加剂以改变材料的物理或化学性能，从而达到特定目的。刘志强[6]等以一定质量分数的La0.7Sr0.3FeO3 作为掺杂剂掺入SnO2粉体中，改善了气敏元件的长期稳定性。经分析，使元件稳定性提高的原因可能是掺入的p 型La0.7Sr0.3FeO3 在SnO2 粉体材料中均匀分布，当加热温度上升时，晶粒中的载流子-空穴浓度也随着温度的增加而增加。材料中电子、空穴浓度的增加引起载流子复合加剧，因此陶瓷体内载流子浓度随温度的变化就远比单纯n 型SnO2 材料中载流子浓度随温度的变化要小得多，其阻值变化也不明显。这样，就使整个元件的电阻-温度系数变小，从而提高了材料的稳定性。采用800 ℃的烧结温度，使材料具有较好的物理和化学稳定性，抑制了材料粒径在高温下的进一步生长，从而提高气敏元件的长期工作稳定性。采用对SnO2基CO 气体敏感元件进行表面浸渍硫酸修饰的方法，通过对未修饰和已修饰的元件长达550 d 的观察，发现未采用表面修饰的元件在连续工作近100 d 后其零点值漂移量已经达到其初始零点值的一倍多。这种零点的大范围漂移现象，在元件实际工作状态下，已经完全能够引起误报警。而采用表面浸渍硫酸修饰的元件在500多天较长的时间内其零点漂移量均小于15%，灵敏度变化不大。可见采用适当的添加剂处理，可以有效改善元件的长期稳定性和可靠性。 2.煅烧温度。随着温度的升高和时间的延长，晶粒会逐渐变大。而对于表面控制机理的敏感材料而言，平均晶粒度对气敏性能有较大的影响，晶粒的长大会导致材料气敏性能的迅速变化。煅烧温度低，材料颗粒粒径孝比表面积增大、催化活性提高，相应的气敏元件灵敏度就会高。但是，由于元件在实际使用过程中经常处于较高的温度下工作（300℃左右），使用过程中敏感材料粒径有进一步聚集和生长的可能，从而导致元件的长期稳定性差；煅烧温度适当提高，材料粒径增大，催化活性有所下降，但可以相应减缓敏感材料粒径进一步聚集和生长的趋势。因此在通常采用的热分解方法中，可通过调节烧结温度来控制材料的烧结程度从而实现气敏元件长期稳定性的改善。但由于烧结过程的复杂性，目前对烧结过程的控制，绝大多数情况下是从影响烧结的因素出发，利用已取得的实验数据定性地或经验性地控制烧结过程。 3.芯片共晶焊接。采用T200N+氮气保护回流焊接炉，按照40 段设置炉内升温、保温、降温等的时间温度值参数，焊料采用预先成型的无铅SnAg 焊片，由于非真空和还原气氛，组装时添加适量的助焊剂，并用圆柱形金属块给芯片施加一定压力。焊接质量保证芯片位置并在规定区域可见75%焊料溢出，同时芯片剪切强度空隙率测试达到标准要求。从目前实验样品焊接后芯片有一定比例的位移或倾角，焊料从芯片四边溢出一致性有待提高。考虑改进的工艺实验方案：①采用湿润性较好的SnAgCu 焊片，焊片按芯片相接近尺寸，厚度为0.05mm 规格确定合适的焊料量；②试验用预涂覆助焊剂的焊片，组装时在焊片边角点少量稠一些的助焊剂并调整压块重量，可改进焊接后定位、焊料溢出和空隙水平；③保证芯片、焊片和热沉等物料在干燥清洁的环境中保存，防止污染氧化。试验的键合设备为粗铝线丝超声压焊机，现试验品采用是150μm 的铝丝，进行设备各参数调试的对比试验。同时进行不同供高以及尾丝剪切力的实验，通过试验进行破坏性拉力测试，出现不同情况的失效模式：当面板设置功率较小（2.5 以下），键合点容易剥离；而功率在3.5~ 4.5 之间，焊接的形状较好破坏性拉力在1.2N 以上，大的可以到达1.5~1.6N 之间，破坏时时失效模式主要为铝丝中间断，而压焊功率提高到 5.0 以上，键合点变形就会比较明显，这时破坏力测试，基本上在焊点颈部容易断裂，各功率对应的压焊时间面板设置4~8 之间。 4.催化剂的烧结失活。为了实用的目的，半导体敏感材料一般都要使用催化剂来提高对待测气体的灵敏度和选择性。气敏元件一般通过在预先制备的敏感材料中加入催化剂，然后二次烧结成型，当温度过高时就会发生催化剂烧结现象。对于半导体型气敏元件常用的负载型贵金属催化剂，其烧结有两个典型的模型：原子迁移和微晶迁移。对于第一个模型，烧结现象的产生是由于金属原子通过表面或气相从一个微晶迁移到另一个微晶，因此，微晶尺寸的增加会导致表面积的降低；对于第二个模型，微晶通过碰撞和聚集在表面迁移而产生烧结。因而对负载型贵金属催化剂，通过表面改性提高活性组分的分散度的方法来降低贵金属氧化物的表面烧结。在实验中向PdO/Al2O3 中添加Al2O3 或Nd2O3，通过表面改性的方法阻止了PdO颗粒长大和PdO 向Pd 转变，提高了催化剂的稳定性，抑制了催化剂的高温快速失活。同时，通过在载体材料中掺入活性物质或将活性物质附着在载体上的方法，可以改善催化剂的抗烧结性能。为了获得热稳定性高的载体和活性组分两相体系，可采用在载体晶格中引入活性相，产生活性载体，或是使活性相与热稳定的载体紧密键合，达到活性相在热稳定性载体上的固载化和活性相在载体上的均匀分散。由于活性相和热稳定性载体有较强的结合能力，可制得热稳定性高的活性催化剂。 国内半导体气敏元件经过多年的研究与应用，在很多性能方面已经趋于完善，基本能够满足实际应用的要求。通过掺杂和表面修饰等
气敏元件的制备方法1、气敏元件的结构 2、气敏元件制备流程
3、电子浆料的配制 电子浆料有多种分类方法，按用途可分为导体浆料、电阻浆料、介质浆料、磁性浆料；按主要材料与性能可分为贵金属浆料、贱金属浆料；按热处理条件可分为高温(>1000℃)、中温(1000~300℃)及低温(300~100℃)烧结浆，低温浆料又可称为导电胶。 电子浆料主要由导电相(功能相)、粘结相(玻璃相)和有机载体三部分组成。 （1）导电相(功能相) 导电相(功能相)通常以球形、片状或纤维状分散于基体中，构成导电通路。导电相决定了电子浆料的电性能，并影响着固化膜的物理和气敏性能。 电子浆料用的导电相有碳、金属、金属氧化物三大类。 （2）粘结相(玻璃相) 粘结相通常由玻璃、氧化物晶体或二者的混合物组合而成，其主要作用是在厚膜元件的烧结过程中连接、拉紧、固定导电相粒子，并使整个膜层与基体牢固地粘结在一起。粘结相的选择对成膜的机械性能和电性能有一定的影响。根据在玻璃相中的主要作用，氧化物大致可分为三类: 第一类为构成玻璃基本骨架的氧化物，如SiO2、B2O3等，它们能单独形成机械性能和电性能优良的玻璃; 第二类是调节玻璃的物理、化学性能的氧化物，如Al2O3、PbO、BaO、ZnO，它们可改善玻璃的热膨胀系数、机械强度、热和化学稳定性等; 第三类用于改进玻璃性能的氧化物，如PbO、BaO、B2O3、CaF2，它们能降低玻璃的熔化温度，同时还保证了玻璃的电性能和化学性能。 配方1（典型的硼硅酸铅玻璃粉配方） 氧化铅63%，氧化硼25%，二氧化硅12%。玻璃粉约占浆料配方的2%~3%(wt)。 配方2（改进配方） 氧化铋71%，氧化硼13%，氧化铅10%，二氧化硅5%，氧化锑1%。最高烧结温度为800度（要高于融化温度约100度，其融化温度约650度）。 配方3（无铅配方） 1#：二氧化硅50%，氧化铋20%，氧化锌20%，氧化硼10%，熔融温度814.8度 2#：二氧化硅40%，氧化铋30%，氧化锌10%，氧化硼20%，熔融温度772.5度 制备方法： 按1#所示称取各组分于刚玉坩埚中，加热至1200~1500℃熔化，熔制完成后将熔融态玻璃进行水淬处理水淬后烘干样品进行球磨，球磨3 h后，过筛制得所需的无铅玻璃粉。 使用方法： （1）该无铅导电银浆配方最佳质量分数w(银粉)72%，w(玻璃粉)3%和w(有机载体)25% （2）烧结峰值温度为580℃，保温时间为5min，烧结银膜可以获得最好的结构和电性能。 配方4 （Bi2O3-B2O3系玻璃的配方） w(Bi2O3) w(B2O3) w(ZnO) w(Sb2O3) w(Al2O3) 65 25 5 3.5 1.5
2 气敏元件类型 气敏元件是指其特性参数会随外界气体浓度和种类的变化而随之发生明显变化的对气体敏感元件。人类的感觉器官缺乏对各种各样气体的定性和定量的分析判断能力，所以可以感知监能判断气体种类和浓度的气敏元件和气体传感器就成为传感器家族中十分重要的一员，依据各种结构、各种类型、各种原理、适合不同场合的气敏元件和气体传感器。 2.1 半导体式气敏传感器 所谓半导体式气体传感器，就是用半导体气敏元件和气体接触时，半导体的性能会因此而发生变化，从而检测出空气中某气体的浓度和其它成份的传感器。 半导体气体传感器，可分为两种，一种是电阻型半导体气体传感器，这一类半导体气体传感器大多采用SnO2、ZnO等氧化物材料来进行气敏元件制作，制作其工艺方法有厚膜型、薄膜型、烧结型；而另一种是非电阻型半导体气体传感器，非电阻型半导体气体传感器则有M0s—FET型、金属/半导体结型二极管型等等。 半导体气敏传感器一般的工作原理。该种传感器，其敏感材料通常采用活性相对来说比较高的金属氧化物材料，比如SnO2，金属氧化物半导体，处于空气 环境下温度升高到一定值时，氧原子将被带负电荷的半导体的表面所吸附，此时半导体表面的电子也会被转移到被吸附氧原子上，氧原子就会变成了氧负离子了，同时氧负离子会使得半导体的表面会有一个正的空间电荷层形成，半导体的表面势垒也会因此而升高，从而电子的流动受到了阻碍。在敏感材料的内部，想要形成电流，那么自由电子必须要穿过金属氧化物半导体的晶界，由氧吸附产生的势垒同样存在晶界，从而使得电子的自由流动受到了阻碍，传感器的电阻的存在就是因为这种势垒。传感器的阻值降低是因为：处于工作条件下的传感器遇到还原性气体时，氧负离子因与还原性气体发生氧化还原反应从而使得传感器的表面氧负离子的浓度下降，势垒也随之下降。 2.2 固体电解质式气敏传感器 固体电解质就是能产生离子移动从而生成导电体的物质。因为固体电解质以离子导电为主，所以也称为离子导电体，离子大多数仅在高温的条件下导电性才
气体传感器常识 1、传感器的定义 根据中华人民共和国国家标准(GB7665-87)，传感器的定义是：能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适合于传输或测量的电信号部分。 2、化学传感器 传感器按工作原理分大体上可以分为化学型、物理型及生物型三大类。 化学传感器是将规定的化学量按一定规律转换为可检测信号的传感器。化学传感器集电子科学、化学科学和材料科学于一体。 化学传感器一般包括两部分，一部分具有对待测化学物质的形状或分子结构选择性俘获的功能，称为识别系统；另一部分可将俘获的化学量有效转换为电信号的功能，称为传导系统。 3、气体传感器的分类和工作原理 3.1气体传感器的分类 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 3.2半导体气敏元件的结构 （1）结构 半导体气敏传感器主要有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。 烧结体器件是将电极和器件加热用的加热器埋入金属氧化物中，用电加热或加压成型后低温烧结制成的。虽然制作方法简单，但是，由于烧结不充分，器件的机械强度较低，又由于使用了贵金属丝，制造成本比其它制作方法高；此外，该种元件电特性的误差也较大。薄膜型器件是采用蒸发或溅射方法在石英基片上形成氧化物半导体薄膜的。这种方法也很简单，其缺点是薄膜为物理性附着系统，器件之间的性能差异较大。厚膜型器件采用丝网印刷法制成。工艺性和器件强度都很好，其特性也相当一致。 厚膜型敏感元件的加热方式有直热式和旁热式两种。 （2）加热方式 加热器的作用是将附着在探测部分处的油雾、尘埃等烧掉，同时加速气体的吸附，从而提高了器件的灵敏度和响应速度。加热器的温度一般控制在200℃～400℃。 直热式是将加热丝直接埋入气敏材料粉末中烧结而成。优点是制造工艺简
WS-30A 气敏元件测试系统 使用说明书 郑州炜盛电子科技有限公司
WS-30A气敏元件测试系统186******** QQ2627662407 目录 第一章气敏元件测试系统简介 (4) 1.1产品概述 (4) 1.2组成 (5) 1.3工作原理 (5) 1.4主要技术参数 (6) 1.5硬件系统安装 (6) 1.6软件系统安装 (7) 第二章系统使用与操作 (8) 2.1基本操作 (8) 2.1.1程序启动 (8) 2.1.2窗口 (8) 2.1.3菜单的使用 (9) 2.2测试操作 (15) 2.2.1 界面及操作 (15) 2.2.2测试数据分析显示 (20) 2.2.3设置分档、分档结果显示 (23) 2.2.4测试参数设置 (25) 第三章使用示例 (26) 3.1示例 (26) 3.2有关说明 (29)
第一章气敏元件测试系统简介 1.1产品概述 WS-30A气敏元件测试系统由郑州炜盛电子科技有限公司研发。主要用于实验或批量生产中对气敏元件特性进行测试，一次能同时对30或64支气敏元件进行测试。通过对测试数据的处理，能以图形曲线和数据两种方式显示气敏元件的特性: ★可显示气敏元件负载输出电压； ★能计算元件电阻值、电压灵敏度和电阻灵敏度； ★能计算元件的响应时间、恢复时间； ★以友好、形象的界面对所测试元件进行虚拟列阵、编号； ★能根据测量结果对元件进行分档归类，在虚拟列阵上以不同颜色直观表示，并计算出在每一档范围内的元件数与所有参加测试的元件数的比例，并以百分数表示 可将气敏元件负载输出电压随时间变化的特性曲线在测试 过程中动态显示。 为方便观察，可以打开专用特性曲线观察窗口进行观察，窗口大小可以任意调节。 本系统还能对负载电阻进行虚拟设置，既只须对元件进行一次测试，然后通过设置虚拟电阻，既可计算、观察到气敏元件与不同负载电阻(虚拟)串联时的特性参数。