半导体气敏元件的基本结构及特征课件
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S Rg R0 （4-1）
S R0 Rg （4-2）
（3）灵敏度的电压表示法
Sv Vg V0 （4-3）
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
2.选择性
若气敏元件只对被测的一种气体灵敏，而对性质相 近的其他气体不灵敏，这反应了其他气体对主测气体 不产生干扰。为表征这种干扰大小的程度，常用元件 的选择特性来表示。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
2.厚膜型气敏元件
制备方法：蒸发、 溅射、丝网印刷。 优点：一致性好 缺点：功耗大
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
膜厚影响SnO2厚膜型气敏元件敏感特性的研究
摘要:采用丝网印刷技术制备不同膜厚SnO2厚膜气敏试样，在不 同温度下进行热处理后测定了试样的阻温曲线和对乙醇气体的 灵敏度，结果表明制备不同膜厚试样的气体灵敏度不同，阻温 曲线也不同.要制备灵敏度高、一致性好的气敏器件，调整控制 膜厚和及其热处理温度至关重要。
气敏元件置于不同浓度的被测气体中时，引起气敏元件阻值变化
的幅度不同，相应的输出电压VL也不同，从而可以根据气敏元件
阻值的变化推知被测气体浓度。
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性 1.灵敏度
灵敏度是表征由于被测气体浓度变化而引起气敏元 件阻值变化的程度。 （1）灵敏度的电阻表示法
（2）灵敏度的电阻比表示法
知识点
❖电阻型气敏元件灵敏度的定义方法 结构
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
(2)旁热式元件
由于加热丝不与气 敏材料接触，避免了 测量回路与加热回路 之间的相互干扰。元 件性能一致性有较大 提高，机械强度也大 为改善，成为目前商 品化元件的一种主要 结构类型。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
SnO2基甲苯传感器的研制
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
4.集成型气敏元件
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
新宇宙 臭氧检测仪
AET-030P
新宇宙 超高灵敏度可燃气体检漏仪
XP-702IIZ
便携式四气体探测器 BX616型
可燃气体、O2、H2S、CO
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
G代表气敏元件， RL为测量回路中的取样电阻。 Vh为施加在加热器两端的加热电压； VC为测量回路输入端的电压； VL为负载电阻上的输出电压。
主要内容
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构 1.烧结型气敏元件 2.厚膜型气敏元件 3.薄膜型气敏元件 4.集成型气敏元件 4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性 1.灵敏度 2.选择性 3.响应恢复时间 4.长期稳定性和寿命
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
1.烧结型气敏元件
(1)直热式元件
优点：制备工艺简单、 功耗小、成本低。 缺点：一致性差、受 环境影响大、元件不 坚固。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
3.薄膜型气敏元件
制备方法：蒸发、 溅射。 优点：器件制作 简单，适于大批 量生产。 缺点：掺杂改性 困难。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
采用粉末溅射的薄膜型气敏元件与测试特性
摘要: 利用粉末溅射，研究了 SnO2/CeO2微型平面薄膜。结果 表明：薄膜最佳掺杂范围(5%-20%)、最佳灵敏度膜厚(150 nm)、 响应时间与恢复时间随膜厚变化遵循次方定律；制备出稳定性 好的气敏元件，灵敏度 S 为 20-80，对航空汽油气选择性 Sl 为 8-20，响应时间τs<10 s，恢复时间τc<15 s。并对影响 灵敏度测试的条件，例如测试电压、湿度影响、反应温变等进 行了分析。
R 1
R 2
（4-3）
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
3.响应恢复时间
反应元件对待测气体的响应快慢以及元件脱离被测 气体后恢复的快慢即为元件响应恢复特性。常用响应 时间和恢复时间来表示。
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
4.长期稳定性和寿命
气敏元件在连续工作过程中，由于受到周围环境 气氛、温度及湿度等的影响，会使元件的气敏性能发 生变化。稳定性好的元件受这些影响很小，各种气敏 特性的随时间变化很小。而稳定性差的灵敏度等参数 受环境影响大，随时间的推移，灵敏度较快地衰减以 致失效。
摘 要:以溶胶—凝胶法制备的SnO2纳米材料为基体,采用CuO和 WO3作为掺杂剂,研制出甲苯传感器.结果表明:CuO和WO3的掺杂可 以明显提高元件对甲苯的灵敏度以及元件的稳定性.当工作温度 为175℃,甲苯浓度在30×10-6体积分数时,元件表现出3倍的灵敏 度.在为期90天的追踪实验中发现元件的灵敏度的变化小于10%, 元件在甲苯浓度为100×10-6时的响应恢复时间分别为5 s和12 s
S R0 Rg （4-2）
（3）灵敏度的电压表示法
Sv Vg V0 （4-3）
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
2.选择性
若气敏元件只对被测的一种气体灵敏，而对性质相 近的其他气体不灵敏，这反应了其他气体对主测气体 不产生干扰。为表征这种干扰大小的程度，常用元件 的选择特性来表示。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
2.厚膜型气敏元件
制备方法：蒸发、 溅射、丝网印刷。 优点：一致性好 缺点：功耗大
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
膜厚影响SnO2厚膜型气敏元件敏感特性的研究
摘要:采用丝网印刷技术制备不同膜厚SnO2厚膜气敏试样，在不 同温度下进行热处理后测定了试样的阻温曲线和对乙醇气体的 灵敏度，结果表明制备不同膜厚试样的气体灵敏度不同，阻温 曲线也不同.要制备灵敏度高、一致性好的气敏器件，调整控制 膜厚和及其热处理温度至关重要。
气敏元件置于不同浓度的被测气体中时，引起气敏元件阻值变化
的幅度不同，相应的输出电压VL也不同，从而可以根据气敏元件
阻值的变化推知被测气体浓度。
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性 1.灵敏度
灵敏度是表征由于被测气体浓度变化而引起气敏元 件阻值变化的程度。 （1）灵敏度的电阻表示法
（2）灵敏度的电阻比表示法
知识点
❖电阻型气敏元件灵敏度的定义方法 结构
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
(2)旁热式元件
由于加热丝不与气 敏材料接触，避免了 测量回路与加热回路 之间的相互干扰。元 件性能一致性有较大 提高，机械强度也大 为改善，成为目前商 品化元件的一种主要 结构类型。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
SnO2基甲苯传感器的研制
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
4.集成型气敏元件
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
新宇宙 臭氧检测仪
AET-030P
新宇宙 超高灵敏度可燃气体检漏仪
XP-702IIZ
便携式四气体探测器 BX616型
可燃气体、O2、H2S、CO
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
G代表气敏元件， RL为测量回路中的取样电阻。 Vh为施加在加热器两端的加热电压； VC为测量回路输入端的电压； VL为负载电阻上的输出电压。
主要内容
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构 1.烧结型气敏元件 2.厚膜型气敏元件 3.薄膜型气敏元件 4.集成型气敏元件 4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性 1.灵敏度 2.选择性 3.响应恢复时间 4.长期稳定性和寿命
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
1.烧结型气敏元件
(1)直热式元件
优点：制备工艺简单、 功耗小、成本低。 缺点：一致性差、受 环境影响大、元件不 坚固。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
3.薄膜型气敏元件
制备方法：蒸发、 溅射。 优点：器件制作 简单，适于大批 量生产。 缺点：掺杂改性 困难。
4-2-1 电阻型气敏元件的基本结构
采用粉末溅射的薄膜型气敏元件与测试特性
摘要: 利用粉末溅射，研究了 SnO2/CeO2微型平面薄膜。结果 表明：薄膜最佳掺杂范围(5%-20%)、最佳灵敏度膜厚(150 nm)、 响应时间与恢复时间随膜厚变化遵循次方定律；制备出稳定性 好的气敏元件，灵敏度 S 为 20-80，对航空汽油气选择性 Sl 为 8-20，响应时间τs<10 s，恢复时间τc<15 s。并对影响 灵敏度测试的条件，例如测试电压、湿度影响、反应温变等进 行了分析。
R 1
R 2
（4-3）
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
3.响应恢复时间
反应元件对待测气体的响应快慢以及元件脱离被测 气体后恢复的快慢即为元件响应恢复特性。常用响应 时间和恢复时间来表示。
4-2-2 电阻型气敏元件的主要特性
4.长期稳定性和寿命
气敏元件在连续工作过程中，由于受到周围环境 气氛、温度及湿度等的影响，会使元件的气敏性能发 生变化。稳定性好的元件受这些影响很小，各种气敏 特性的随时间变化很小。而稳定性差的灵敏度等参数 受环境影响大，随时间的推移，灵敏度较快地衰减以 致失效。
摘 要:以溶胶—凝胶法制备的SnO2纳米材料为基体,采用CuO和 WO3作为掺杂剂,研制出甲苯传感器.结果表明:CuO和WO3的掺杂可 以明显提高元件对甲苯的灵敏度以及元件的稳定性.当工作温度 为175℃,甲苯浓度在30×10-6体积分数时,元件表现出3倍的灵敏 度.在为期90天的追踪实验中发现元件的灵敏度的变化小于10%, 元件在甲苯浓度为100×10-6时的响应恢复时间分别为5 s和12 s