離散半球體電阻式氣體傳感器的研究.pdf

1、近二三十年來，我國氣體傳感器的發(fā)展已有一定的基礎(chǔ)。但是，仍然有不少煤氣泄漏、爆炸、中毒等事件的發(fā)生。因此，無論是在工業(yè)生產(chǎn)上還是家庭生活中，都必須對氣體或空氣作出迅速準(zhǔn)確的檢測并向人們發(fā)出危險警報，確保人們生命和財產(chǎn)的安全。
　　 氣體傳感器技術(shù)作為傳感器技術(shù)的一個重要分支，受到人們的廣泛重視，其應(yīng)用也越來越廣泛，人們對它的響應(yīng)速度的要求也隨之提高。為了提高氣體傳感器的響應(yīng)速度，本文對其氣敏結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 本

2、文在分析了半導(dǎo)體薄膜的氣敏機理之后，根據(jù)提高氣體傳感器響應(yīng)速度的措施，提出了一種新型氣體傳感器敏感結(jié)構(gòu)模型，即在傳統(tǒng)連續(xù)平面敏感結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將連續(xù)平面敏感結(jié)構(gòu)的上半部分離散化，使之成為離散半球體陣列結(jié)構(gòu)，而保持下半部分不變，這樣該敏感結(jié)構(gòu)就具有了三維敏感效應(yīng)，從而增加了與氣體接觸的表面積。因此，在單位時間內(nèi)到達(dá)敏感結(jié)構(gòu)表面的氣體分子量便增多，并更有效地與其發(fā)生氧化還原反應(yīng)，引起電導(dǎo)量的快速變化，使氣體傳感器更快地作出響應(yīng)。本文應(yīng)用擴散

3、理論建立半球體的擴散方程，分別分析了新型和傳統(tǒng)型兩種傳感器的響應(yīng)時間，并進(jìn)行比較。
　　 仿真結(jié)果表明：當(dāng)傳統(tǒng)連續(xù)平面敏感結(jié)構(gòu)的厚度H為擴散深度a的兩倍，且新型敏感結(jié)構(gòu)的連續(xù)平面部分的厚度h和半球體的半徑r都等于擴散深度a時，具有離散半球體陣列敏感結(jié)構(gòu)的氣體傳感器響應(yīng)時間同傳統(tǒng)氣體傳感器的響應(yīng)時間相比，縮短了一半以上。
　　 為了更進(jìn)一步提高傳感器的響應(yīng)速度，對離散半球體陣列敏感結(jié)構(gòu)的連續(xù)平面部分的厚度和半球體的半徑兩個