传感器第十章 半导体传感器(气湿)

1、.1.2主要内容：.3概述概述.4概述概述纸纸 品品木材烘干木材烘干湿度传感器湿度传感器芯片生产要求最高的湿度稳定性芯片生产要求最高的湿度稳定性.5概述概述气敏传感器湿敏传感器.6.7.8N N型半导体与气体接触型半导体与气体接触时的氧化还原反映时的氧化还原反映.9.10由于空气中的含氧量大体上是恒定的，由于空气中的含氧量大体上是恒定的， 因此氧的吸附因此氧的吸附量也是恒定的，气敏器件阻值也相对固定。若气体浓量也是恒定的，气敏器件阻值也相对固定。若气体浓度发生变化，器件表面将产生吸附作用，其阻值也将度发生变化，器件表面将产生吸附作用，其阻值也将随气体浓度变化而变化。根据这一特性，可以从阻值随气

2、体浓度变化而变化。根据这一特性，可以从阻值的变化得知吸附气体的种类和浓度。的变化得知吸附气体的种类和浓度。.11SnO2系列气敏元件有系列气敏元件有烧结型、薄膜型和厚膜型烧结型、薄膜型和厚膜型三种。三种。(a) 烧结型气敏器件烧结型气敏器件.12 烧结型气敏器件的制作是将一定比例的敏感材料（SnO2、ZnO等）和一些掺杂剂（Pt、Pb等）用水或粘合剂调合，经研磨后使其均匀混合，然后将混合好的膏状物倒入模具，埋入加热丝和测量电极，经传统的制陶方法烧结。最后将加热丝和电极焊在管座上，加上特制外壳就构成器件。 该类器件分为两种结构：直热式和旁热式。 .13 直热式器件管芯体积很小，将加热丝、测量丝直

3、接埋在金属氧化物半导体粉末材料内烧结而成。加热丝兼做一个测量电极，工作时加热丝通电加热，测量丝用于测量器件的阻值。 缺点：热容量小，易受环境气流的影响；测量电路与加热电路之间没有隔离而相互干扰，影响其测量参数；加热丝在加热与不加热两种情况下产生的膨胀与冷缩，容易造成器件接触不良。.14国产国产QM-N5型和日本费加罗型和日本费加罗TGS812、813型等气敏传感型等气敏传感器都采用这种结构。器都采用这种结构。.15.16.17厚膜型气敏器件厚膜型气敏器件 将将SnO2和和ZnO等材料与等材料与315重量的硅凝胶混合重量的硅凝胶混合制成能印刷的厚膜胶，把厚制成能印刷的厚膜胶，把厚膜胶用丝网印制到

4、装有铂电膜胶用丝网印制到装有铂电极的氧化铝基片上，在极的氧化铝基片上，在400800高温下烧结高温下烧结12小时制成。小时制成。优点：一致性好，机械强度高，适于批量生产。优点：一致性好，机械强度高，适于批量生产。.18.19 气体浓度检测气体浓度检测.20n酒精测试仪.21防酒后驾车汽车点火电路防酒后驾车汽车点火电路.22 红外红外多种气体检测系统多种气体检测系统动画演示动画演示.23 烟气分析仪烟气分析仪.24v 湿度是指空气中的水蒸气含量，通常用绝对湿湿度是指空气中的水蒸气含量，通常用绝对湿度和相对湿度表示：度和相对湿度表示： 绝对湿度，单位空间所含水蒸汽的绝对含量或绝对湿度，单位空间所含

5、水蒸汽的绝对含量或浓度，用符号浓度，用符号AHAH表示，单位（表示，单位（g/m3g/m3）。）。 相对湿度，被测气体中的水蒸汽压和该气体在相对湿度，被测气体中的水蒸汽压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比，一般用相同温度下饱和水蒸气压的百分比，一般用%RH%RH表示，无量纲。一般使用湿度，量程表示，无量纲。一般使用湿度，量程0 0100%RH100%RH。 不同环境所需湿度不同，测量方法很多，但精不同环境所需湿度不同，测量方法很多，但精度不高。目前世界上最高水平湿度测量精度在度不高。目前世界上最高水平湿度测量精度在0.01%0.01%左右，理想测湿量程应是左右，理想测湿量程应是0 010

6、0%RH100%RH，量程越大实用价值越大。量程越大实用价值越大。.25为什么要测量湿度为什么要测量湿度? ?温湿度变送器温湿度变送器h, Tx室室 内内 空空 气气 质质 量量 100% rH贮贮 存存 / / 催催 熟熟生生 产产 空空 气气 质质 量量烘烘 干干 过过 程程- 耗费最低的能量耗费最低的能量- 达到达到 / 保持成品的最佳品质保持成品的最佳品质- 让设备高效率地进行生产让设备高效率地进行生产- 更舒适更舒适 - 更高的工作效率更高的工作效率- 使产品或原材料达到最佳品质使产品或原材料达到最佳品质.26 氯化锂湿敏电阻即电解质湿敏电阻，利用物质吸氯化锂湿敏电阻即电解质湿敏电阻

7、，利用物质吸收水分子而导电率发生变化检测湿度。收水分子而导电率发生变化检测湿度。.27 氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件。它由引线、基电率发生变化而制成的测湿元件。它由引线、基片、感湿层与电极组成。片、感湿层与电极组成。12341 引 线 ； 2 基 片 ；3 感 湿 层 ； 4 金 电 极.28氯化锂通常与聚乙烯醇组成氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体，在氯化锂（混合体，在氯化锂（LiCl）溶液中，溶液中，Li和和Cl均以正负离均以正负离子的形式存在，而子的形式存在，而Li对水对水分子的吸引力强，离子水合分子的吸引力强，离子水合程度高，其溶液中的离子导程度高，其溶液中的离子导电能力与浓度成正比。电能力与浓度成正比。 当溶当溶液置于一定温湿场中，若环液置于一定温湿场中，若环境相对湿度高，溶液将吸收境相对湿度高，溶液将吸收水分，使