CH11化学传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答

第11章

化学传感器一、单项选择题1、当

O2吸附到

SnO2上时，以下说法正确的选项是（

）。A.载流子数下降，电阻增加

B.

载流子数增加，电阻减小C.载流子数增加，电阻减小

D.

载流子数下降，电阻增加2、当

H2吸附到

MoO2上时，以下说法正确的选项是（

）。A.载流子数下降，电阻增加

B.

载流子数增加，电阻减小C.载流子数增加，电阻减小

D.

载流子数下降，电阻增加3、用N型资料SnO2制成的气敏电阻在空气中经加热处于牢固状态后，与氧气接触后（A．电阻值变小B．电阻值变大C．电阻值不变D．不确定

）4、气敏传感器中的加热器是为了（

）A．去除吸附在表面的气体B.C．去除传感器中的水分D.5、绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的（

去除吸附在表面的油污和尘埃起温度补偿作用）。A.质量

B.

体积

C.程度

D.

浓度6、相对湿度是气体的绝对湿度与同一

（

）下水蒸汽达到饱和时的气体的绝对湿度之比。A.体积

B.

温度

C.环境

D.

质量7、湿敏传感器是指能将湿度变换为与其成必然比率关系的（

）输出的器件式装置。A.电流

B.

电压

C.电量

D.

电阻8、响应时间反响湿敏元件在相对（

）变化时输出特点量随相对湿度变化的快慢程度。A.时间

B.

温度

C.空间

D.

湿度9、气敏传感器是指能将被测气体的（）变换为与其成必然关系的电量输出的装置或器件。A.成分B.体积C.浓度D.压强10、半导体气体传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触，造成（）发生变化，借此检测特定气体的成分及其浓度。A.半导体电阻B.半导体上电流C.半导体上电压D.半导体性质11、气敏传感器按设计规定的电压值使加热丝通电加热此后，敏感元件电阻值第一是急剧地下降，一般约经2一10分钟过渡过程后达到牢固的电阻值输出状态，称这一状态为（A.静态B.初始牢固状态C.最后牢固状态D.工作状态12、一般说来，若是半导体表面吸附有气体，则半导体和吸附的气体之间会有电子的施受发

）。生，造成电子迁移，从而形成

(

)

。A.电流

B.

电势差

C.表面电荷层

D.深层电荷13、多孔质烧结体敏感元件与厚膜敏感元件都是( )。A.多晶体构造B.单晶体构造C.非晶体构造D.金属氧化物构造14、热导率变化式气敏传感器由于不用催化剂，因此不存在催化剂影响而使特点变坏的问题，它除用于测量可燃性气体外．也可用于( )的测量。A.有机气体及其浓度B.有机气体及其成分C.惰性气体及其浓度D.无机气体及其浓度15、当氧化型气体吸附到P型半导体资料上时,将以致半导体资料( )A．载流子数增加,电阻减小B.载流子数减少,电阻减小C．载流子数增加,电阻增大D.载流子数减少,电阻增大二、多项选择题1、大气湿度有两种表示方法：

(

)

。A.绝对湿度

B.实质湿度

C.理论湿度

D.

相对湿度2、湿敏传感器分类有多种方法，按物性型能够分成（

）。A.介电质系

B.半导体及陶瓷系

C.有机物及高分子聚合物系

D.电解质系3、湿敏传感器主要的特点参数包括以下哪些？（

）A.湿胸襟程

B.感湿特点量

C.响应时间

D.

湿度温度系数4、半导体及陶瓷湿敏传感器能够有多种分类方法，按其制作工艺分，包括以下哪几种？（

）A.涂覆膜型

B.烧结体型

C.厚膜型

D.薄膜型5、从构造上看，气体传感器分为：

（

）A.干式气体传感器B.中性气体传感器C.固态气体传感器D.湿式气体传感器6、目前，气体传感器在很多领域被采用，（）领域采用了气体传感器。A.汽车制造领域

B.检测大气污染

C.医疗方面

D.家用电器方面7、影响气敏特点的多种因素包括：

（

）气敏资料不是单晶体被测气体种类众多，它们各有不同样的特点吸附过程自己比较复杂，既有物理吸附，又有化学吸附等元件工作在较高温度下8、以下可直接用来解析气敏机理的理论的有：（）A.整体原子价控制理论B.能级生成理论C.费米能级理论D.表面电荷层理论9、改进气敏元件的气体选择性常用的方法有：（）向气敏资料混淆其他金属氧化物或其他增加物控制元件的烧结温度改变元件的组合构造改变元件工作时的加热温度10、以下资料能用来牢固改进气体传感器的矫捷度的有：

（

）(钯)（铂）11、氧化锡是典型的

（钨）(铁)N型半导体，是气敏传感器的最正确资料，可检测（

）。8

C三、填空题1、凡构成气体传感器的资料为者均称为干式气体传感器。2、整体原子价控制理论适用于原子价控制复合氧化物。3、测试达成，把传感器置于大气环境中，其阻值还原到保存状态的数值速度称为。4、气体传感器(或气敏元件)对被测气体敏感程度的特点称为传感器的5、对表面控制型传感器来说，半导体表面气体的和

。同敏感元件的阻值有着亲近的关系。6、湿度是表示大气

程度的物理量。7、保证一个湿敏器件能够正常工作所赞同环境相对湿度能够变化的最大范围，称为这个湿敏元件的。8、每一种湿敏元件都有其，如电阻、电容、电压、频率等。9、湿敏元件的感湿特点量随环境相对湿度变化的关系曲线，称为该元件的感湿特点量—相对湿度特点曲线，简称

。10、人们希望特点曲线应当在全量程上是线。斜率应适合，由于斜率过小，矫捷度

的，曲线各处斜率相等，即特点曲线呈直；斜率过大，降低，这些都会给测量带来困难。11、由湿式气敏元件构成的定电位电解气敏传感器，是湿式方法测量气体参数的典型方法。由于此方法用电极与电解液，因此是一种。四、简答题1、气体传感器必定满足哪些基本条件？2、请简要介绍一下气体传感器在汽车领域的一些应用。3、请简要介绍一下电阻式半导体气体传感器。4、请简要介绍一下非电阻式半导体传感器。5、请简述一下化学吸附的工作原理。6、请简要阐述一下多孔质烧结体敏感元件的机理。7、请简要说明一下接触燃烧式气敏传感器的优缺点。8、简要说明一下一个理想化的湿敏器件所应具备哪些性能参数。9、请简要表达一下有机季铵盐高分子电解质湿敏元件的感湿原理。10、请简要谈谈你对湿度传感器的发展方向的看法。11、气敏传感器有哪几各种类？12、简述电阻式气敏传感器的工作原理。13、为什么大多数气敏器件都装有加热器？14、气敏传感器一般应用于哪些方面？15、试述电阻式湿敏传感器的基根源理。16、试述电阻式湿敏传感器的主要种类。17、试述电阻式湿敏传感器的特点。18、陶瓷式电阻湿敏传感器的导电机理是什么？19、简述陶瓷式电阻湿敏传感器的特点。第11章化学传感器一、单项选择题题号答案知识点1A半导体式气敏传感器的工作原理2D半导体式气敏传感器的工作原理3B半导体式气敏传感器的工作原理4B半导体式气敏传感器的工作原理5A湿度的定义及其表示方法6B湿度的定义及其表示方法7C湿敏传感器的定义8D湿敏传感器的主要参数及特点9A气敏传感器的定义10D半导体式气敏传感器的工作原理11B半导体式气敏传感器的工作原理12C半导体式气敏传感器的工作原理13A湿敏传感器的工作原理14D半导体式气敏传感器的工作原理15A半导体式气敏传感器的工作原理二、多项选择题题号答案知识点1AD湿度的定义及其表示方法2BCD湿敏传感器的分类3ABCD湿敏传感器的主要参数及特点4ABCD湿敏传感器的分类5AD气敏传感器的分类6ABCD气敏传感器归纳；气敏传感器的应用7ABCD综合8ABD半导体式气敏传感器的工作原理9ABD气敏传感器的主要参数及特点10ABC半导体式气敏传感器的工作原理11ABCD半导体式气敏传感器的工作原理三、填空题题号答案知识点1固体气敏传感器的分类2钙钛矿型半导体式气敏传感器的工作原理3元件的还原特点气敏传感器的主要参数及特点4矫捷度气敏传感器的主要参数及特点5吸附；反响半导体式气敏传感器的工作原理6干湿湿度的定义及其表示方法7湿胸襟程湿敏传感器的主要参数及特点8感湿特点量湿敏传感器的主要参数及特点9感湿特点曲线湿敏传感器的主要参数及特点10连续；降低；牢固性湿敏传感器的主要参数及特点11电化学方法湿敏传感器的工作原理四、简答题1、答：(1)能够检测爆炸气体的赞同浓度、有害气体的赞同浓度相其他基准设定浓度．并能及时结出报警、显示和控制信号；(2)对被测气体以外的共存气体或物质不敏感(3)性能长期牢固性好；(4)响应迅速，重复性好；(5)保护方便，价格低价等。知识点：气敏传感器的定义2、答：汽车是传感器应用的一个重要领域

,为节能、防范污染和有一个优异的运输环境

,需要各种传感器

,如控制空燃比

,需用

O2传感器

,控制污染

,检测排放气体

,需用

CO,NOX,HC,O2等传感器,内部空调需要CO,烟,温,温度等传感器知识点：气敏传感器的应用3、答：电阻式半导体气体传感器是用氧化锡、氧化锌等金属氧化物质料制作的敏感元件，利用其阻值的变化来检测气体的浓度。气敏元件是多孔质烧结体、厚膜、以及目前正在研制的薄膜等。知识点：半导体式气敏传感器的工作原理4、答：依照气体的吸附和反响，利用半导体的功函数，对气体进行直接或间接检测。目前，正在积极开发的有金属／半导体结型二极管和金属栅的MOS场效应晶体管的敏感元件，主要是利用它们与气体接触后整流特点以及晶体管作用的变化，

制成对表面单位直接测定的传感器。知识点：非电阻式半导体传感器5、答：氧化性气体吸附于N型半导体或还原性气吸附于P型半导体敏感资料，都会使载流氧化性气体吸附于N型半导体或还原性气吸附于P型半导体敏感资料，都会使载流子数目减少而表现出元件电阻值增加的特点；相反．还原性气体吸附于

N型，氧化性气体吸附于

P型半导体气敏资料都会使载流子数目增加而表现出元件电阻值减少的特点。知识点：化学吸附的工作原理6、答：各晶粒与其他的晶粒相互接触以致成颈状结合。重要的是，这样的结合部位在敏感元件中是阻值最大之处，是它支配着整个敏感元件的阻值高低。因此可知，接合部位的形状对传感器的性能影响很大。因气体吸附而引起的电子浓度的变化是在表面空间电荷层内发生的，因此在颈状结合的状况下，颈部的宽度与空间电荷层的深度一致时，敏感元件的阻值变化最大。在晶粒接触的状况下，接触部分形成一个对电子迁移起阻拦作用的势垒层。这类势垒层的高度随氧的吸附和与被测气体的接触而变化，能够为会引起阻值的变化。知识点：气敏传感器的主要种类7、答：优点：对气体选择性好，线性好，受温度，湿度影响小，响应快。缺点：对低浓度可燃性气体矫捷度低，敏感元件碰到催化剂伤害后其特点锐减．金属丝知识点：接触燃烧式气敏传感器8、答：使用寿命长，长远牢固性好矫捷度高，感湿特点曲线的线性度好使用范围宽，湿度温度系数小响应时间短湿滞回差小能在有害气氛的恶劣环境中使用。器件的一致性和互换性好，易于批量生产器件感湿特点量应在易测范围以内。知识点：湿敏传感器的定义9、答：感湿原理为：大气中增加的湿度越大，则感湿膜被电离的程度就越大，电极间的电阻值也就越小，电阻值的变化与相对湿度的变化成指数关系。知识点：湿敏传感器的工作原理10、答：依照工业自动化微机控制的需要，提出了湿度传感器微型化、集成化、低价的发展方向。国内外正在睁开新一代湿度传感器的研制与开发以适合各种状况下的测湿和达到人们所希望的各种要求。知识点：湿敏传感器归纳11、答：依照工作原理的不同样，气敏传感器可分为半导体式、接触燃烧式、化学反响式、光干涉式、热传导式、红外线吸取散射式等。知识点：气敏传感器的分类12、答：电阻式气敏传感器是用氧化锡、氧化锌等金属氧化物质料制作成敏感元件，利用敏感资料接触气体时其电阻值的变化来检测气体的成份或浓度。金属氧化物半导体分为N型半导体（如氧化锡、氧化铁、氧化锌等）和P型半导体（如氧化钴、氧化铅、氧化铜、氧化镍等）。当氧化型气体吸附到N型半导体（如SnO2，ZnO）上，或还原型气体吸附到P型半导体(如MoO2、CrO3)上时，将使多数载流子（价带空穴）减少，电阻增大。相反，当还原型气体吸附到N型半导体上，或氧化型气体吸附到P型半导体上时，将使多数载流子（导带电子）增加，电阻下降。知识点：电阻式气敏传感器的工作原理13、答：大多数气敏器件装加热器是保证电阻式气敏元件工作在高温状态，一般温度范围在200～450℃，其目的是为了使附着在测控部分的油雾、尘埃等有害物质去掉，并加速气体与金属氧化物的氧化还原反响，提高器件的矫捷度和响应速度。知识点：半导体式气敏传感器的工作原理14、答：各种易燃、易爆、有毒、有害气体对人们的生产、生活以及人身安全造成极大的危害，人们能够应用相应的气敏传感器来实现对这些气体的检测和报警，从而减稀有害气体的危害。知识点：气敏传感器归纳15、答：电阻式湿敏传感器是利用器件电阻值随湿度变化的基根源理来进行工作的，其感湿特点量为电阻值。知识点：电阻式湿敏传感器的基根源理16、答：依照使用感湿资料的不同样，电阻式湿敏传感器可分为电解质式、陶瓷式和高分子式三类。知识点：湿敏传感器的分类17、答：(1)电解质式(氯化锂)优点：滞后小；不受测试环境（如风速）影响；检测精度高达±5%。缺点：耐热性差；不能够用于露点以下测量；器件重复性差，使用寿命短。电流必定用交流，省得出现极化。陶瓷式的特点传感器表面与水蒸气的接触面积大，易于水蒸气的吸取与脱却；陶瓷烧结体能耐高温，物理、化学性质牢固，适合采用加热去污的方法恢复资料的湿敏特点；能够经过调整烧结体表面晶粒、晶粒界和细微气孔的构造，改进传感器湿敏特点。高分子式的特点测量湿度范围大，工作温度在0～50℃，响应时间短（30s），测量范围为0～100%RH，误差在±5%RH左右。知识点：电阻式湿敏传感器18、答：陶瓷式电阻湿敏传感器的导电机理分为负特点和正特点两种状况：负特点湿敏半导体陶瓷的导电机理水分子中的氢原子拥有很强的正电场，当水在半导体陶瓷表面吸附时，即可能从半导