半导体传感器及应用
半导体传感器的原理与应用现状分析
半导体传感器的原理与应用现状分析作者：张玉洁陈志华张猛来源：《电脑知识与技术》2023年第28期摘要：本文从传感器技术的实践意义出发，首先介绍了半导体传感器的特性原理、制备的一般过程和分类；其次，详细介绍了物理敏感型、化学敏感型、生物敏感型这三类半導体传感器的具体工作原理、类别，以及这三类传感器在生产生活中的应用现状。
最后，对半导体传感器的应用未来进行了展望。
关键词：半导体传感器；物联网；探测与感知；自动化控制中图分类号：TP212 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2023）28-0083-040 引言随着信息技术的发展，传感器技术也获得了飞速进步，作为底层信息采集的终端，传感器对自然界中各类信号展示出强大的感知和捕捉能力，使得自动监测和控制成为现实。
换而言之，没有传感器就没有实时测量，也没有自动控制，更没有智能系统。
传感器的种类繁多，可按照工作原理、所用材料、待测对象、应用领域等进行分类。
其中，按材料的物理化学性质可分为导体传感器、绝缘体传感器和半导体传感器。
半导体传感器是其中应用最广泛的一种传感器，利用半导体的各种物理化学性质制成，被广泛应用于工业控制、各类环境监测、医疗康养和生物工程等领域中。
1 半导体传感器的制备和分类半导体传感器的种类繁多，采用的敏感材料多数是硅、Ⅲ-Ⅴ族元素化合物，以及Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。
不论哪种传感器，敏感材料都是其中的关键环节，决定着传感器的线性度、灵敏度、稳定性等静态特性以及时间响应、频率响应等动态性能[1]。
常用的敏感材料有以硅、硒以及它们的氧化物为代表的无机半导体材料，以氧化锌、氧化锆等为代表的金属氧化物半导体材料，和以PVC、高分子膜等为代表的有机半导体材料。
其中，硅基材料（包含硅单晶、硅多晶和非晶硅）是目前应用最为广泛的半导体材料，以硅材料为例简要说明一下从材料制备成传感器的一般过程。
首先，对硅基片进行光刻，以将掩膜版上的图形转移到基片上。
光刻过程会依次经过预处理、甩胶、前烘、曝光、显影和后烘等环节，然后会在基片上形成光刻胶的掩膜图样。
金属氧化物半导体传感器的研究与应用
金属氧化物半导体传感器的研究与应用金属氧化物半导体传感器（Metal Oxide Semiconductor Sensor，简称MOS Sensor）是一种广泛应用于气体检测的传感器。
它基于气敏材料的电学性质，可以通过监测材料电阻的变化来识别环境中的气体种类及其浓度。
这种传感器具有快速、灵敏、价格低廉等优点，在工业、环保、医药、食品等领域的气体探测中得到了广泛应用。
1. 金属氧化物半导体传感器的基本原理金属氧化物半导体传感器是一种电阻传感器，它的敏感元件是一种金属氧化物半导体。
当有气体分子与敏感元件表面接触时，会改变敏感元件表面的化学状态，从而影响其电学性质。
传感器通过监测敏感元件电阻变化的大小，来判断环境中是否存在某种气体以及气体浓度的大小。
2. 金属氧化物半导体传感器的研究进展金属氧化物半导体传感器的研究始于20世纪70年代，当时主要使用的敏感材料是SnO2（二氧化锡）。
随着研究的不断深入，人们发现不同的金属氧化物对不同种类的气体具有不同的敏感度和选择性。
因此，研究人员不断探索新的敏感材料，如ZnO（氧化锌）、TiO2（二氧化钛）、WO3（三氧化钨）等，以扩大传感器的应用范围。
同时，传感器的电极结构、工作温度、气体流动方式等方面也得到了改进。
传感器的电极结构分为平行电极、交错电极、栅电极等，其中，栅电极结构的传感器能够提高材料的响应速度和灵敏度。
工作温度对传感器的性能也有较大影响，通常是在300-500℃的温度下工作。
而气体流动方式的改变可以分别影响检测器的灵敏度、响应速度等参数。
3. 金属氧化物半导体传感器的应用金属氧化物半导体传感器的应用非常广泛，主要涉及到工业、环保、医药、食品等领域。
在工业领域，传感器被应用于燃气检测、有毒气体检测、自动控制等方面，可以保障生产环境的安全。
在环保领域，传感器被应用于废气处理、大气污染监测等方面，可以帮助政府和企业监控环境质量，保障居民健康。
在医药领域，传感器被应用于呼吸道疾病的诊断、血氧浓度的监测等方面，可以提高医疗水平，改善人民健康。
半导体材料的光电特性与光传感器应用
半导体材料的光电特性与光传感器应用随着科学技术的不断发展，半导体材料在光电领域的应用日趋广泛。
本文将着重探讨半导体材料的光电特性以及光传感器应用，并展示它们在现代社会中的重要性。
一、半导体材料的光电特性半导体材料是一种能够在特定条件下既表现出导电性又表现出绝缘性的材料。
其光电特性是指在光照射下发生的电学行为。
下面我们将从两个方面来讨论半导体材料的光电特性。
1. 光吸收与光电子激发当光照射到半导体材料上时，光子的能量被转化为电子能量。
这个过程被称为光吸收。
光子的能量必须与半导体的带隙能量相匹配，才能发生吸收。
当光子能量大于带隙能量时，超过带隙能量的部分被用于电子激发，产生与光子能量相等的自由电子。
2. 光电导与光电流光电导是指在光照射下，由于光电子的产生而导致的材料电导率的增加。
光电导可以通过外加电场来提高，从而增加电流的传导能力。
光电流是指在光照射下，由于光电子的产生而流过材料的电流。
二、光传感器的应用光传感器是一种能够将光信号转化为电信号的器件。
由于半导体材料的光电特性，在光传感器的设计与制造中发挥了重要作用。
下面我们将介绍两种光传感器的应用。
1. 光电二极管光电二极管是一种基于PN结构的光传感器。
当光照射到光电二极管上时，光子的能量被转化为电子能量，产生光电效应。
这些光电子在PN结的电场作用下，形成电流。
光电二极管广泛应用于光通信、光电测量、光电检测等领域。
2. 光敏电阻光敏电阻是一种能够通过改变电阻来感应光强的光传感器。
它由导电材料和光敏材料组成。
当光照射到光敏电阻上时，光敏材料的电导性会发生变化，进而引起整个电阻的变化。
光敏电阻常用于光照度检测、光电自动控制等场景。
三、光电特性与光传感器应用的重要性半导体材料的光电特性以及光传感器的应用在现代社会中具有重要的意义。
首先，光电特性的研究使得我们对半导体材料的电子行为有了更深入的了解，为材料的改进和优化提供了指导。
其次，光传感器的应用使得光信号的精确测量和控制成为可能，促进了光学领域的发展。
金属氧化物半导体传感器的制备及应用
金属氧化物半导体传感器的制备及应用金属氧化物半导体传感器（Metal Oxide Semiconductor Sensor，简称MOS）是一种能够检测并响应气体的半导体器件，其主要通过检测周围环境气体的变化来实现气体控制和监测。
MOS传感器已广泛应用于空气污染监测、生物医学检测、室内空气质量检测等领域。
本文将从MOS传感器制备和应用两个方面来探讨其相关知识。
一、MOS传感器的制备1. 原理MOS传感器的制备基于其本质特征——半导体材料的氧化还原反应。
MOS传感器主要由金属氧化物和半导体两个部分组成，氧化物在阳极氧化下形成靶膜，将待检测气体暴露在此膜表面，因其吸附物的不同而改变电场。
这种改变由负载电路测出，通过对比实验数据，便可得知周围气体的相关信息。
2. 制备过程MOS传感器制备的过程相对复杂，具体步骤如下：1) 基板清洗。
由于MOS传感器采用半导体硅为基板，所以在制备前必须将其表面进行清洗，以免杂质产生。
2) 金属沉积。
在清洗好的半导体基片上沉积一层金属，常用的金属有铝、铜、铁等。
3) 退火。
将沉积了金属的基板在高温下进行退火，可以消除金属层与基板之间的应变差。
4) 氧化。
在金属层上氧化成阻挡层，保证后续电流只能从半导体侧注入，而阻止金属侧的电流加入。
5) 接触阳极/ 阳极氧化。
在氧化的铝层上形成铝阳极，通过阳极氧化处理，生成微米级的氧化铝靶膜。
6) 样品制备。
将样品放入靶膜内暴露，并用负载电路测量微小电压信号的变化。
二、MOS传感器的应用MOS传感器在生活中应用广泛，例如在室内环境检测、生物医学实验和空气污染监测等领域经常被使用。
这里简单介绍一下MOS传感器在汽车尾气中的应用。
汽车尾气是环境污染的重要来源之一，其中含有废气、有毒气体等多种有害气体。
MOS传感器可以快速检测并监测汽车尾气中的有害气体，以帮助减少环境污染。
具体步骤如下：1) 采集尾气。
第一步，将汽车发动机排放的尾气样品采集到采样器中。
pn结温度传感器原理及应用
pn结温度传感器原理及应用PN结温度传感器是一种基于半导体材料制成的温度传感器。
其工作原理是基于PN结电压与温度之间的关系，通过测量PN结电压的变化来测量温度。
这种传感器具有体积小、响应快、精度高等优点，因此在许多领域都有广泛的应用。
一、PN结温度传感器的工作原理PN结温度传感器采用PN结作为感温元件，利用PN结的电压与温度之间的关系来测量温度。
在常温下，PN结的电压几乎为零，但随着温度的升高，PN结的电压会逐渐增大。
这是因为随着温度的升高，半导体材料中的载流子（电子和空穴）数量增加，导致PN结内的电场减弱，电压增大。
因此，通过测量PN结电压的变化，可以确定温度的变化。
二、PN结温度传感器的应用1.温度监测PN结温度传感器可以用于各种需要进行温度监测的场合，如工业生产、医疗诊断、环境监测等。
在工业生产中，对温度的准确控制可以保证产品质量和生产效率。
在医疗诊断中，对病人进行体温监测可以为医生提供重要的诊断依据。
在环境监测中，对空气、土壤、水等环境因素进行监测可以帮助我们了解环境状况并采取相应的措施。
2.温度控制PN结温度传感器可以用于实现温度控制，如在电子设备中的温度保护电路、家用电器中的温度控制系统等。
在这些应用中，通过PN结温度传感器实时监测温度，当温度超过预设值时，控制系统会启动冷却装置或加热装置，以保持设备内部的温度稳定。
3.生物医学应用PN结温度传感器在生物医学领域也有广泛的应用，如监测动物体内的温度变化、监测人体组织器官的温度变化等。
在动物体内植入PN结温度传感器可以实时监测动物的体温变化，对于预防和治疗动物疾病具有重要意义。
在人体组织器官中植入PN结温度传感器可以实时监测器官的温度变化，对于诊断和治疗人体疾病具有重要作用。
4.光学应用PN结温度传感器还可以用于光学应用中，如光纤温度传感器、光谱分析等。
在这些应用中，PN结温度传感器可以用来测量光的强度和温度变化，对于光学信号的处理和传输具有重要作用。
半导体传感器分类
半导体传感器分类半导体传感器是一种能够将外界的物理量或化学量转化为电信号的器件。
它具有灵敏度高、响应速度快、体积小、功耗低等优点，在工业自动化、环境监测、医疗仪器等领域具有广泛的应用。
根据其工作原理和测量量的不同，半导体传感器可以分为多种类型。
1. 压力传感器压力传感器是一种能够测量外界压力的传感器。
它通常由半导体材料制成，利用压电效应或应变效应来测量压力。
压力传感器广泛应用于工业控制、航空航天、汽车电子等领域，用于测量气体或液体的压力。
2. 温度传感器温度传感器是一种用于测量温度的传感器。
常见的半导体温度传感器有热敏电阻、热电偶、热敏电阻和硅基温度传感器等。
它们通过测量半导体材料的电阻、电压或电流来间接测量温度。
温度传感器广泛应用于家电、汽车、医疗设备等领域。
3. 湿度传感器湿度传感器是一种用于测量空气湿度的传感器。
它通过测量半导体材料的电阻或电容变化来间接测量湿度。
湿度传感器广泛应用于气象观测、室内环境监测、农业等领域，用于测量空气中的湿度水分含量。
光照传感器是一种用于测量光照强度的传感器。
它通常由半导体材料制成，利用半导体材料的光电效应来测量光照强度。
光照传感器广泛应用于照明控制、自动化设备、安防监控等领域，用于感知环境的光照条件。
5. 气体传感器气体传感器是一种用于测量气体浓度的传感器。
它通过与目标气体发生化学反应或吸附作用，改变其电学性质来测量气体浓度。
气体传感器广泛应用于环境监测、工业安全、室内空气质量监测等领域，用于检测有害气体的浓度。
6. 加速度传感器加速度传感器是一种用于测量物体加速度的传感器。
它通常由微机电系统（MEMS）制成，利用质量的惯性来测量加速度。
加速度传感器广泛应用于汽车安全、智能手机、运动追踪等领域，用于检测物体的加速度和运动状态。
7. 磁场传感器磁场传感器是一种用于测量磁场强度的传感器。
它通常由磁敏材料或霍尔元件制成，利用磁场对材料的影响来测量磁场强度。
磁场传感器广泛应用于导航系统、电子罗盘、磁性材料检测等领域，用于测量磁场的方向和强度。
pn结温度传感器原理及应用
pn结温度传感器原理及应用PN结温度传感器原理及应用一、引言温度传感器是一种能够将温度转化为可感知的信号的器件，广泛应用于工业控制、环境监测、医疗仪器等领域。
其中，PN结温度传感器以其简单的结构和高精度的温度测量能力而备受青睐。
本文将介绍PN结温度传感器的原理、特点以及应用。
二、PN结温度传感器的原理PN结温度传感器是一种基于PN结的半导体温度传感器。
它利用PN 结材料的温度特性，通过测量PN结的电压来间接得知环境的温度。
PN结是由P型材料和N型材料组成的结构。
当PN结与外部电路相连，形成正向偏置时，电流将流过PN结并产生电压。
根据PN结的热电效应，当PN结的温度升高时，PN结的电压也会发生变化。
三、PN结温度传感器的特点1. 精度高：PN结温度传感器具有较高的温度测量精度，通常可以达到0.1°C的精度。
2. 线性度好：PN结温度传感器的输出电压与温度之间呈线性关系，使得温度的测量结果更加准确可靠。
3. 响应速度快：PN结温度传感器的响应速度较快，可以快速反应温度变化，适用于对温度变化敏感的应用场景。
4. 体积小：PN结温度传感器通常采用微型封装，体积小巧，便于集成到其他设备中。
5. 低功耗：PN结温度传感器的工作电流较低，功耗较小，适用于需要长时间工作的场合。
四、PN结温度传感器的应用1. 工业控制：PN结温度传感器广泛应用于工业控制领域，用于监测和控制生产过程中的温度变化，以保证产品的质量和稳定性。
2. 环境监测：PN结温度传感器可以用于室内外温度监测，例如气象站、温室、仓储设备等，为农业、气象等领域提供实时的温度数据。
3. 电子设备：PN结温度传感器可以嵌入电子设备中，用于监测设备的温度，以防止过热引起的故障或损坏。
4. 汽车行业：PN结温度传感器可以用于汽车的温度监测，例如发动机温度、冷却系统温度等，以保证汽车的正常运行和安全性。
5. 医疗仪器：PN结温度传感器可以用于医疗仪器中，例如体温计、热疗设备等，用于监测人体温度或控制治疗温度。
半导体的应用领域(3篇)
第1篇一、电子器件领域1. 集成电路（IC）集成电路是半导体技术中最具代表性的应用之一。
集成电路将大量晶体管、电阻、电容等元件集成在一个芯片上，具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点。
集成电路广泛应用于计算机、通信、消费电子、工业控制等领域。
2. 显示器半导体显示器是半导体技术的重要应用之一，主要包括液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）和量子点显示器（QLED）等。
这些显示器具有高分辨率、高亮度、低功耗等特点，广泛应用于电视、手机、电脑、车载显示屏等领域。
3. 光电子器件光电子器件是利用半导体材料的光电特性制成的器件，主要包括发光二极管（LED）、激光二极管（LD）、光电二极管（PD）等。
这些器件在照明、通信、医疗、安防等领域具有广泛应用。
二、通信领域1. 无线通信半导体技术在无线通信领域得到了广泛应用，如手机、无线网卡、无线充电等。
半导体器件在无线通信中起到了关键作用，如射频放大器、滤波器、功率放大器等。
2. 光通信光通信是利用光波在光纤中传输信息的一种通信方式。
半导体技术在光通信领域发挥着重要作用，如光发射器、光接收器、光开关等。
三、计算机领域1. 中央处理器（CPU）CPU是计算机的核心部件，半导体技术在CPU的发展中起到了关键作用。
随着半导体工艺的进步，CPU的性能不断提升，使得计算机的运算速度越来越快。
2. 内存内存是计算机中用于存储数据和指令的部件。
半导体技术在内存的发展中起到了关键作用，如动态随机存取存储器（DRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）等。
四、消费电子领域1. 手机手机是半导体技术的重要应用领域之一。
随着半导体工艺的进步，手机的功能越来越强大，如高性能处理器、高清摄像头、大容量电池等。
2. 数字相机数字相机是半导体技术的重要应用领域之一。
半导体技术在数字相机中起到了关键作用，如高性能图像传感器、图像处理芯片等。
五、医疗领域1. 医疗成像设备半导体技术在医疗成像设备中得到了广泛应用，如X射线成像、CT扫描、核磁共振成像（MRI）等。
半导体传感器的原理与应用
半导体传感器的原理与应用一、什么是半导体传感器半导体传感器是一种利用半导体材料特性进行物理、化学量测量的传感器。
半导体材料是指在温度较高时，导电性大致介于导体和绝缘体之间的物质。
半导体传感器广泛应用于环境监测、工业自动化、医疗仪器等领域。
二、半导体传感器的工作原理半导体传感器的工作原理基于半导体材料的特性，主要包括以下步骤：1.材料选择：选择合适的半导体材料，如硅、锗等。
材料的选择取决于传感器要测量的物理或化学量的特性。
2.材料加工：对半导体材料进行加工，通常包括晶体生长、切割、抛光等工艺，以获得符合要求的传感器元件。
3.接触电极制备：通过沉积金属薄膜或其他电导材料，制备出用于与被测物接触的电极或反应层。
接触电极的材料和形状也是根据要测量的物理或化学量的不同而选择的。
4.电流或电压测量：将电流或电压施加到半导体传感器中，根据传感器的特性，通过测量电阻、电导率、电容等参数，计算出被测量物理或化学量的值。
三、半导体传感器的应用领域半导体传感器由于其高灵敏度、快速响应和可靠性等优势，广泛应用于以下领域：1.环境监测：半导体传感器可以用于检测温度、湿度、气体浓度等环境参数。
在空气质量监测、室内空调控制和农业温室管理等方面发挥重要作用。
2.工业自动化：在工业自动化领域，半导体传感器被用于测量压力、流量、位移等物理量。
通过实时监测和控制，提高生产效率和产品质量。
3.医疗仪器：半导体传感器可以测量血氧浓度、体温等生命体征参数，用于医疗仪器中，如血氧仪、体温计等。
在医疗诊断和治疗中起到重要作用。
4.汽车电子：半导体传感器在汽车电子中广泛应用，如气囊传感器、氧气传感器等。
提高汽车安全性能和燃油效率。
四、半导体传感器的发展趋势随着科技的不断发展，半导体传感器也在不断创新和进步。
未来的发展趋势主要包括：1.小型化和集成化：半导体传感器的体积将越来越小，以适应微型化设备和系统的需求。
同时，将更多的传感器集成在一个芯片上，提高系统的集成度和简化制造工艺。
传感器技术在半导体行业的应用前景
传感器技术在半导体行业的应用前景随着科技的迅速发展，传感器技术在各个行业中的应用越来越广泛，其中半导体行业也不例外。
半导体行业作为现代工业发展的关键驱动力，对传感器技术的需求量也不断增加。
本文将探讨传感器技术在半导体行业的应用前景，并展望未来的发展方向。
一、传感器技术在半导体制造中的应用1. 温度传感器温度传感器在半导体制造中扮演着至关重要的角色。
半导体芯片需要在特定的温度范围内进行生长和加工，过高或过低的温度都会影响芯片的质量和性能。
温度传感器可以实时监测温度变化，并通过反馈控制系统自动调整制造过程中的温度，确保芯片制造的稳定性和一致性。
2. 压力传感器半导体制造中使用大量的气体和液体，在不同的工序中需要精确控制和监测压力。
压力传感器可以实时测量环境中的压力变化，并将数据传送到控制系统中以便及时采取调整措施。
通过压力传感器的应用，半导体制造能够保证生产过程的稳定性和精度。
3. 光学传感器光学传感器在半导体行业中的应用非常广泛。
在半导体芯片的生长和加工过程中，光学传感器可以实时监测和分析材料的物理和化学特性，包括光学反射率、透明度、折射率等。
光学传感器的应用可以帮助制造商更好地控制和优化生产工艺，提高产品质量和产量。
4. 位置传感器半导体芯片的加工过程需要精细的定位和对准。
位置传感器可以实时监测工作台和芯片的位置，通过反馈信号实现对机械臂的精确操作和控制。
位置传感器的应用可以提高生产效率并降低制造过程中的误差率。
二、传感器技术在半导体行业的发展趋势1. 微纳化和集成化随着半导体工艺的不断发展，芯片的制造工艺越来越微小和精确。
传感器技术也在朝着微纳化和集成化的方向发展，以满足对工艺控制和监测的高要求。
未来的传感器设备将更加小型化和高灵敏度，能够在微纳尺度下实现高精度的测量和控制。
2. 智能化和自动化半导体行业越来越注重生产过程的智能化和自动化。
传感器技术在这一趋势下将扮演更加重要的角色。
传感器可以实时采集和传输大量的数据，通过人工智能和大数据分析实现自动化的制造和优化。
半导体传感器
半导体传感器半导体传感器利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。
所采用的半导体材料多数是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。
半导体传感器种类繁多，它利用近百种物理效应和材料的特性，具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉功能。
优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻、便于集成化、智能化，能使检测转换一体化。
半导体传感器的主要应用领域是工业自动化、遥测、工业机器人、家用电器、环境污染监测、医疗保健、医药工程和生物工程。
半导体传感器按输入信息分为物理敏感、化学敏感和生物敏感半导体传感器三类。
半导体传感器利用半导体性质易受外界条件影响这一特性制成的传感器。
根据检出对象,半导体传感器可分为物理传感器，检出对象为光、温度、磁、压力、湿度等；也可以是化学传感器，检出对象为气体分子、离子、有机分子等；还可以是生物传感器，检出对象为生物化学物质。
光传感器根据光和半导体的相互作用原理制成的传感器，如现在广泛使用的太阳能。
通过在半导体中掺进杂质可以在禁带中造成新的能级，可以人为地将光的吸收移至长波范围，所以现在在冬天也可以用太阳能热水器等等。
半导体光传感器种类很多，可以通过光导效应、光电效应、光电流等实现光的检出，如光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池等。
改变结构，还可以制成具有新功能的光传感器，例如灵敏度高和响应速度快的近红外检出器件、仅在特定波长范围灵敏的器件、发光与受光器件处于同一衬底的器件、可进行光检出和电流放大的器件、光导膜与液晶元件相结合的器件、电荷耦合器件等。
在物理传感器中，传感器的种类有很多，光电池就是其中一种物理传感器，它又叫做太阳能电池，它是直接把光能转化成电能的器件。
现在用得最多的是硅光电池，其开路电压一般在0.45～0.6v之间，当照度在2000Lx以下时，开路电压与照度近似成线性关系，而在超过2000Lx时开始显示出非线性。
其短路电流一般与照度呈线性关系，而受照面积越大，短路电流也越大，一般当照度在1000Lx以下时，短路电流在2～3mA/cm2之间。
半导体温度传感器的应用
半导体温度传感器的应用与发展半导体温度传感器的应用相当广泛，主要有以下三类：温度检测，包括对便携式电子设备、CPU、DSP、电池温度及环境温度；温度补偿，包括热电偶冷端补偿和蜂窝电话中的振荡器漂移；温度控制，包括电池充电和工业过程控制。
较之其它传感器，其突出优势是线性输出。
在-55~+150℃温度范围内，半导体温度传感器具有高精度和高线性度。
目前，半导体温度传感器主要的供应商有Analog Devices、Dallas Semiconductor 、Maxim Integrated Products、National Semiconductor 和TelCom Semiconductor等。
Analog Devices的半导体温度传感器主要分为五类：电流输出温度传感器、电压输出温度传感器、比率输出温度传感器、数字输出温度传感器及恒温开关和设定点控制器。
电流输出温度传感器的主要特点是输出阻抗高，输出电流不受传输线路电压降和电压噪声的影响，且对电源电压的脉动和漂移具有很强的抑制能力，常用的有AD592和TMP17。
AD592测温范围-25~+105℃，封装形式为TO-92，AD592CN线性误差典型值±0.1℃。
TMP17测温范围-40~+105℃，封装形式为SO-8，TMP17F线性误差典型值±0.5℃。
电压输出温度传感器的主要特点是电源电压和电流比较低，在传输线路电压降和电压噪声不是主要考虑因素时，电压输出温度传感器的输出可直接成为控制系统和数据采集系统的输入信号，常用的有TMP35/36/37，线性误差典型值±0.5℃。
TMP35测温范围+10~+125℃，可用作热电偶冷端补偿；TMP36测温范围-40~+125℃；TMP37测温范围+5~+100℃。
比率输出温度传感器特别适合与基准电压相关的比率测量或数据转换。
常用的有AD22100和AD22103，主要应用于加热通风与空调系统、仪器仪表、汽车中的温度监测与控制。
半导体传感器的不同类型
半导体传感器的不同类型半导体传感器是一种基于半导体材料特性制成的传感器，用于检测和测量环境中的物理量或化学量。
它们具有高灵敏度、高响应速度、小体积和低功耗等优点，广泛应用于自动化控制、医疗卫生、环境监测、安防等领域。
本文将介绍半导体传感器的不同类型。
温度传感器温度传感器是半导体传感器的一种，用于检测环境温度变化。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻、集成电路温度传感器等。
其中，热敏电阻是最常用的，它基于半导体材料的温度系数，随着温度的变化，电阻值也会发生变化。
因此，可以通过测量电阻的变化来确定环境温度。
湿度传感器湿度传感器是用于检测环境湿度变化的半导体传感器。
常见的湿度传感器有电容湿度传感器、电阻湿度传感器和集成电路湿度传感器等。
其中，电容湿度传感器是最常用的，它通过测量环境中水分对电容器的影响来确定湿度。
光学传感器光学传感器是一种基于半导体材料制成的传感器，用于检测环境中的光强度和光波长等信息。
常见的光学传感器有光电二极管、光敏电阻和光学传感集成电路等。
其中，光电二极管是最常用的，它基于半导体材料的光电效应，当光线照射其表面时，会产生电子-空穴对，并输出电信号。
气体传感器气体传感器是用于检测环境中气体浓度的半导体传感器。
常见的气体传感器有氧气传感器、二氧化碳传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器等。
这些传感器基于半导体材料与特定气体之间的化学反应，当特定的气体进入传感器时，会引起电信号的变化。
压力传感器压力传感器是一种用于检测环境压力变化的半导体传感器。
常见的压力传感器有电容式压力传感器、磁阻式压力传感器和压电式压力传感器等。
其中，电容式压力传感器是最常用的，它通过测量电容器的电容值来确定环境压力。
加速度传感器加速度传感器是用于检测物体加速度变化的半导体传感器。
常见的加速度传感器有压电式加速度传感器、微机械式加速度传感器和场效应式加速度传感器等。
这些传感器基于半导体材料具有的机械振动特性，当物体受到加速度影响时，会产生机械振动，并输出电信号。
基于半导体的生物传感器的设计与应用
基于半导体的生物传感器的设计与应用近年来，随着科技的不断发展，基于半导体的生物传感器在医疗、食品安全、环境监测等领域得到了广泛的应用。
本文旨在探讨基于半导体的生物传感器的设计原理、应用案例以及未来的发展趋势。
一、设计原理基于半导体的生物传感器是利用生物化学反应与半导体材料相互作用的原理，实现对生物分子的检测和分析。
其设计原理主要包括传感层、转换层和检测层三个部分。
1. 传感层传感层是半导体生物传感器中最重要的部分，它通常由生物分子的识别元素（如酶、抗体等）构成。
通过与生物分子的特异性相互作用，传感层能够将生物信号转换为电信号。
2. 转换层转换层是用来将生物信号转换为电信号的部分。
常用的转换方式有电化学转换、光学转换和电子转换等。
其中，电化学转换是最常见的一种方式，利用生物反应在电极表面引起的电流或电势变化来实现信号转换。
3. 检测层检测层用来接收和放大转换成的电信号，并将其转化为可视化的结果。
常用的检测手段有电化学检测、光学检测和电子检测等。
这些检测方法可以实现高灵敏度、高选择性的生物分子检测。
二、应用案例基于半导体的生物传感器已经在很多领域得到了广泛应用，下面将介绍几个典型的应用案例。
1. 医疗领域基于半导体的生物传感器可以用于疾病的早期检测和诊断。
例如，通过检测患者体内的特定蛋白质或基因序列，可以实现癌症、糖尿病等疾病的早期筛查，从而提高治疗效果。
此外，基于半导体的生物传感器还可以用于监测患者的心电图、血氧饱和度等生理参数，实现实时的健康监测。
2. 食品安全领域基于半导体的生物传感器可以用于食品中有害物质的检测。
例如，可以利用生物传感器检测食品中的农药残留、重金属污染等物质，确保食品的质量和安全性。
此外，生物传感器还可以用于检测食品中的微生物污染，帮助预防食源性疾病的发生。
3. 环境监测领域基于半导体的生物传感器在环境监测领域也有着广泛的应用。
例如，可以利用生物传感器检测水中的重金属离子、有机污染物等物质，帮助判断水质的安全性。
n型半导体 气体传感
n型半导体气体传感N型半导体气体传感N型半导体气体传感器是一种常见的气体检测设备，广泛应用于工业生产、环境监测以及个人防护等领域。
本文将介绍N型半导体气体传感器的原理、特点及其应用。
1. 原理N型半导体气体传感器的工作原理基于半导体材料对特定气体的敏感性。
这种传感器通常由N型半导体材料构成，它的电阻随气体浓度的变化而变化。
当目标气体分子与半导体表面发生相互作用时，电子会从半导体材料中传递到气体分子上，导致电子浓度减少，从而使电阻增加。
通过测量电阻的变化，可以确定目标气体的浓度。
2. 特点（1）高灵敏度：N型半导体气体传感器能够对目标气体的浓度变化非常敏感，能够检测到非常低浓度的气体。
（2）快速响应：传感器对气体浓度的变化能够迅速响应，实时反映环境中目标气体的浓度变化。
（3）稳定性：N型半导体气体传感器具有较高的稳定性，能够长时间稳定地工作而不受环境变化的影响。
（4）可靠性高：传感器具有较长的使用寿命和较低的失效率，能够在恶劣的环境条件下正常工作。
3. 应用（1）工业生产：N型半导体气体传感器广泛应用于工业领域，例如煤气检测、甲醛检测、有毒气体检测等。
它们可以帮助工厂保护生产人员的安全，预防事故的发生，保证生产线的正常运行。
（2）环境监测：随着城市化进程的加快和环境污染的加重，N型半导体气体传感器被广泛用于环境监测领域。
例如，它可以用于检测空气中的有害气体浓度，如二氧化硫、一氧化碳等，从而实时监测并提醒公众环境质量状况。
（3）个人防护：一些工作场所可能存在有害气体，例如化工厂、矿井等。
在这些场所，人们可以佩戴装备了N型半导体气体传感器的个人防护器，及时监测周围气体浓度，提醒人们避开可能的危险区域，保护工作人员的生命安全。
总结N型半导体气体传感器是一种常见的气体检测设备，通过测量电阻的变化来实时监测目标气体的浓度。
它具有高灵敏度、快速响应、稳定性和可靠性高的特点。
广泛应用于工业生产、环境监测和个人防护等领域，帮助提高生产安全、改善环境质量、保护工作人员的生命安全。
半导体纳米结构多功能传感器设计及其应用
半导体纳米结构多功能传感器设计及其应用1. 引言半导体纳米结构多功能传感器是近年来发展迅猛的一类传感器技术。
它结合了纳米材料的独特性质和半导体器件的优势，具有高灵敏度、高选择性和多功能等特点，可广泛应用于环境监测、生物医学、工业控制等领域。
本文将介绍半导体纳米结构多功能传感器的设计原理、材料选择、性能优化以及应用案例。
2. 半导体纳米结构传感器设计原理半导体纳米结构传感器的设计原理是基于纳米材料的特殊性质对目标物质进行敏感检测。
常见的设计原理包括表面增强拉曼散射（SERS）、量子点荧光探针、纳米晶体管等。
其中，SERS是一种基于纳米结构表面增强光信号的原理，通过纳米结构表面的局部电场增强了分子的振动模式，从而提高了检测的灵敏度和选择性。
量子点荧光探针则利用半导体纳米颗粒的大小分布和光学性质来检测目标物质。
纳米晶体管是一种基于半导体纳米薄膜的传感器，通过改变纳米薄膜与目标物质接触时的电荷传输特性来检测目标物质。
3. 半导体纳米结构传感器材料选择半导体纳米结构传感器的性能和应用取决于所选用的纳米材料。
常见的纳米材料包括金属纳米颗粒、碳纳米管、量子点、金刚石薄膜等。
金属纳米颗粒具有表面等离子共振现象，能够实现高灵敏度的SERS检测。
碳纳米管具有优良的电导性能和机械性能，可用于纳米晶体管传感器的构建。
量子点具有尺寸可调的荧光特性，可用于荧光探针。
金刚石薄膜具有宽带隙、化学稳定性和生物相容性，可用于生物传感器的设计。
4. 半导体纳米结构传感器性能优化半导体纳米结构传感器的性能优化包括提高灵敏度、选择性和稳定性。
灵敏度的提高可以通过优化纳米结构的形貌、大小和分布来实现，以增加敏感区域和表面积。
选择性的提高可以通过表面功能化来实现，将特异性识别元素引入传感器材料的表面，使其与目标物质发生高度选择性的反应。
稳定性的提高可以通过优化传感器的材料结构和接触界面，减少杂质和氧化物对传感器性能的影响。
5. 半导体纳米结构传感器应用案例半导体纳米结构传感器在环境监测、生物医学和工业控制等领域有着广泛的应用。
半导体传感器
E g ( T ) = E g (0 ) −
γT
2
T +β
α 0 与材料有关, GaAs半导体材料中 α 0 =2.462×104(cm·eV)-1；γ 为 光子频率。
根据Beer-Lambert的吸收定律,并综合以上三式，可以得到半导体 光强I与温度T的关系：
I ( T ) = I 0 (1 − R ) • e x p { − α 0
NTC热敏电阻 •以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成； •电阻随温度上升呈指数关系减小； •温度测量范围-100℃~300℃； •应用于测温、控温、温度补偿等方面；
光敏元件： 光敏元件： 光电转换传感器是基于半导体的光电效应，半导体光敏元件按光电效 应的不同而分为光导型和光生伏特型。光导型如光敏电阻，是一种半导体 均质结构；光生伏特型包括光电二极管、光电三极管、光电池、光电场效 应管和光控可控硅等，它们属于半导体结构型器件。 主要参数有灵敏度、光照率、伏安特性、频率响应特性等，主要由材 料、结构和工艺决定。 半导体光敏元件广泛应用于精密测量、光通信、摄像、夜视、遥感、 制导、机器人、质量检查、安全报警以及测量和控制装置中。
光敏电阻： 光敏电阻 •以硫化镉、硫化铝、硫化铅等为主要材料； •电阻值随入射光的强弱而改变； •应用于光的测量、光的控制和光电转换等方面；
湿敏元件： 湿敏元件： 特性参数随环境湿度变化而明显变化的敏感元件。当半导体表面或界 面吸附气体水分子时，半导体的电学特性等物理性质发生变化，从而检测 湿度。 半导体湿度传感器具有体积小、重量轻、测量精度高、稳定性好，耐 水性好、价格低廉等特点。湿度传感器广泛应用于监控大气环境湿度变化、 仓贮、粮食及食品质量、交通运输、仪表电器等方面。
半导体医疗应用
半导体医疗应用
半导体在医疗领域具有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：
1. 医学成像：半导体材料和器件被广泛应用于医学成像技术中，如电子束成像、X射线成像、磁共振成像（MRI）、超声成像等。
半导体器件通过控制电子的运动和信号放大，提高成像质量和分辨率，帮助医生进行更准确的诊断。
2. 医疗传感器：半导体传感器可用于监测生物体内部的生理参数，如心率、血压、体温、血氧饱和度等。
这些传感器通过测量改变电阻、电容或电压的方式，将生物体参数转化为电信号，并可进行实时监测和记录，为医生提供重要的诊断数据。
3. 医疗设备：半导体器件在医疗设备中的应用也非常广泛，如心脏起搏器、除颤器、血糖仪、血压计等。
半导体器件可以帮助设备实现精确的信号处理和控制，提高设备的安全性和可靠性。
4. 医疗电子设备：随着医疗电子设备的快速发展，半导体器件也被广泛应用于医疗电子设备中，如医疗电子记录系统、健康监测设备、医疗仪器等。
半导体器件可以实现数据的采集、处理和传输，实现医疗信息的数字化和智能化。
总之，半导体在医疗领域的应用可以提高医学诊断的准确性和效率，改善医疗设备的性能和功能，为患者提供更好的医疗服务。
半导体传感器原理与应用
半导体传感器原理与应用
半导体传感器是一种基于半导体材料特性的传感器，其原理是利用半导体材料在外界刺激下发生电阻、电容、电势差等物理特性的变化，从而实现对目标物理量的测量。
具体而言，半导体传感器的工作原理主要包括以下几个方面：
1. PN结的特性：半导体传感器中的PN结具有正向偏置和反向偏置两种工作状态。
正向偏置时，PN结的电阻较低，反向偏置时，PN结的电阻较高。
利用PN结的这一特性，可以制造温度传感器、光敏传感器等。
2. 金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor, MOS）的特性：MOS传感器利用氧化物半导体在气体作用下的吸附、反应等特性，实现对气体浓度、湿度等的检测。
3. 压阻效应：半导体材料的电阻随压力的变化而变化。
利用这一特性，可以制造压力传感器。
半导体传感器广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域，常见的应用包括：
1. 温度测量：利用半导体的温度敏感特性，制造温度传感器，广泛应用于温度控制、环境监测等领域。
2. 压力测量：利用半导体电阻随压力变化的特性，制造压力传感器，用于汽车、工业设备等领域的压力测量。
3. 气体检测：利用MOS器件的吸附、反应特性，制造气体传感器，常用于煤气、甲烷等可燃气体的检测。
4. 光电检测：利用半导体材料的光电效应，制造光敏传感器，用于光电测量、光电控制等领域。
总的来说，半导体传感器具有体积小、功耗低、响应速度快等优点，在现代化社会中得到了广泛的应用和发展。
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1. 负特性湿敏半导瓷的导电机理
由于水分子中的氢原子具有很强的正电场, 当水在半导 瓷表面吸附时, 就有可能从半导瓷表面俘获电子, 使半导瓷表 面带负电。如果该半导瓷是Ｐ型半导体, 则由于水分子吸附 使表面电势下降。若该半导瓷为Ｎ型, 则由于水分子的附着 使表面电势下降。如果表面电势下降较多, 不仅使表面层的电子耗尽, 同时吸引更多的空穴达到表 面层, 有可能使到达表面层的空穴浓度大于电子浓度, 出现所
（2） 薄膜型气敏元件采用真空镀膜或溅射方法, 在石英 或陶瓷基片上制成金属氧化物薄膜（厚度0.1 μm以下）, 构成 薄膜型气敏元件。 氧化锌（ZnO）薄膜型气敏元件以石英玻璃或陶瓷作为 绝缘基片, 通过真空镀膜在基片上蒸镀锌金属, 用铂或钯膜作 引出电极, 最后将基片上的锌氧化。氧化锌敏感材料是N型半 导体, 当添加铂作催化剂时, 对丁烷、丙烷、乙烷等烷烃气体 有较高的灵敏度, 而对H2、CO2等气体灵敏度很低。若用钯作 催化剂时, 对H2 、CO有较高的灵敏度, 而对烷烃类气体灵敏 度低。因此,这种元件有良好的选择性, 工作温度在400~500℃ 的较高温度。
的升高没有负特性材料的阻值下降得那么明显。图9 - 6给出了
Fe3O4正特性半导瓷湿敏电阻阻值与湿度的关系曲线。 3. （1） MgCr2O4-TiO2湿敏元件氧化镁复合氧化物-二氧化钛 湿敏材料通常制成多孔陶瓷型“湿-电”转换器件, 它是负特性 半导瓷, MgCr2O4为Ｐ型半导体, 它的电阻率低, 阻值温度特性 好, 结构如图9 - 7所示, 在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的两面涂覆有多 孔金电极。
一、 氯化锂湿敏电阻
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。该元件的结构如图9 - 3所示, 由引线、 基片、 感湿层与电极组成。
氯化锂通常与聚乙烯醇组成混合体, 在氯化锂（LiCl） 溶液中, Li和Cl均以正负离子的形式存在, 而Li +对水分子 的吸引力强, 离子水合程度高, 其溶液中的离子导电能力与 浓度成正比。当溶液置于一定温湿场中, 若环境相对湿度高, 溶液将吸收水分， 使浓度降低, 因此, 其溶液电阻率增高。 反之, 环境相对湿度变低时, 则溶液浓度升高, 其电阻率下降, 从而实现对湿度的测量。氯化锂湿敏元件的湿度 —— 电阻特 性曲线如图9 - 4所示。 由图可知, 在50%~80%相对湿度范围内, 电阻与湿度的 变化呈线性关系。 为了扩大湿度测量的线性范围, 可以将多 个氯化锂含量不同的器件组合使用 , 如将测量范围分别为 (10%~20%)RH, (20%~40%)RH, (40%~70%)RH, (70%~90%)RH 和 (80%~99%)RH 五种元件配合使用 , 就可自 动地转换完成整个湿度范围的湿度测量。
二、 气敏传感器的应用 气敏电阻元件种类很多, 按制造工艺上分烧结型、薄膜 型、厚膜型。 （1） 烧结型气敏元件将元件的电极和加热器均埋在金属 氧化物气敏材料中, 经加热成型后低温烧结而成。 目前最常 用的是氧化锡（SnO2）烧结型气敏元件, 它的加热温度较低, 一般在200~300℃, SnO2气敏半导体对许多可燃性气体, 如氢、 一氧化碳、 甲烷、丙烷、乙醇等都有较高的灵敏度。
金电极与引出线烧结在一起, 为了减少测量误差, 在陶瓷 片外设置由镍铬丝制成的加热线圈, 以便对器件加热清洗, 排 除恶劣气氛对器件的污染。 整个器件安装在陶瓷基片上, 电 极引线一般采用铂-铱合金。 MgCr2O4-TiO2 陶瓷湿度传感器的相对湿度与电阻值之间 的关系, 见图9-8所示。传感器的电阻值既随所处环境的相对 湿度的增加而减少 , 又随周围环境温度的变化而有所变化。 （2） ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏元件ZnO-Cr2O3湿敏元件的结构 是将多孔材料的电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面上, 并焊上 铂引线, 然后将敏感元件装入有网眼过滤的方形塑料盒中用树 脂固定而做成的， 其结构如图9 - 9所示。 ZnO-Cr2O3传感器能连续稳定地测量湿度, 而无需加热除 污装置, 因此功耗低于0.5 Ｗ, 体积小, 成本低, 是一种常用测湿 传感器。
如图9 - 1（b）所示。 由上述分析可以看出, 气敏元件工作时需要本身的温度 比环境温度高很多。因此, 气敏元件结构上, 有电阻丝加热, 结构如图9 - 2所示, 1和2是加热电极, 3和4是气敏电阻的一对
电极。
气敏元件的基本测量电路, 如图9 - 1（a）所示, 图中EH 为加热电源, EC为测量电源, 电阻中气敏电阻值的变化引起电 路中电流的变化, 输出电压（信号电压）由电阻Ro上取出。 特别在低浓度下灵敏度高, 而高浓度下趋于稳定值。 因此, 常 用来检查可燃性气体泄漏并报警等。
导电为主。 于是, 表面电阻将由于电子浓度下降而加大, 这
类半导瓷材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。 如果对 某一种半导瓷, 它的晶粒间的电阻并不比晶粒内电阻大很多, 那么表面层电阻的加大对总电阻并不起多大作用。
不过, 通常湿敏半导瓷材料都是多孔的, 表面电导占的比例
很大, 故表面层电阻的升高, 必将引起总电阻值的明显升高; 但 是, 由于晶体内部低阻支路仍然存在, 正特性半导瓷的总电阻值
金属氧化物在常温下是绝缘的 , 制成半导体后却显示气 敏特性。通常器件工作在空气中, 空气中的氧和NO2 这样的
电子兼容性大的气体 , 接受来自半导体材料的电子而吸附负
电荷, 结果使N型半导体材料的表面空间电荷层区域的传导电 子减少, 使表面电导减小, 从而使器件处于高阻状态。一旦元 件与被测还原性气体接触, 就会与吸附的氧起反应, 将被氧束 缚的电子释放出来, 敏感膜表面电导增加, 使元件电阻减小。 该类气敏元件通常工作在高温状态（200~450℃）, 目的 是为了加速上述的氧化还原反应。
例如, 用氧化锡制成的气敏元件, 在常温下吸附某种气 体后, 其电导率变化不大, 若保持这种气体浓度不变, 该器件
的电导率随器件本身温度的升高而增加 , 尤其在100~300℃
范围内电导率变化很大。显然, 半导体电导率的增加是由于 多数载流子浓度增加的结果。
氧化锡、 氧化锌材料气敏元件输出电压与温度的关系
一、 气敏电阻的材料是金属氧化物, 在合成材料时, 通过化学 计量比的偏离和杂质缺陷制成, 金属氧化物半导体分N型半导 体, 如氧化锡、氧化铁、氧化锌、氧化钨等,P型半导体, 如氧 化钴、 氧化铅、氧化铜、氧化镍等。为了提高某种气敏元件 对某些气体成分的选择性和灵敏度 , 合成材料有时还渗入了 催化剂, 如钯（Pd）、铂（Pt）、银（Ag）等。
9.3色 敏 传 感 器
半导体色敏传感器是半导体光敏感器件中的一种。 它是 基于内光电效应将光信号转换为电信号的光辐射探测器件。 但不管是光电导器件还是光生伏特效应器件，它们检测的都 是在一定波长范围内光的强度, 或者说光子的数目。而半导体 色敏器件则可用来直接测量从可见光到近红外波段内单色辐 射的波长。这是近年来出现的一种新型光敏器件。 一、 半导体色敏传感器的基本原理 半导体色敏传感器相当于两只结构不同的光电二极管的 组合, 故又称光电双结二极管。 其结构原理及等效电路如图9 - 10所示。 为了说明色敏传感器的工作原理, 有必要了解光电 二极管的工作机理。
子和N区的空穴）就受势垒区强电场的吸引而被拉向对面区
域, 这部分少数载流子对电流作出贡献。 多数载流子（P区中 的空穴或 N 区中的电子）则受势垒区电场的排斥而留在势垒
区的边缘。
在势垒区内产生的光生电子和光生空穴 , 则分别被电场 扫向N区和P区, 它们对电流也有贡献。 用能带图来表示上述 过程如图9 - 11（a）所示。 图中Ec表示导带底能量; Ev表示 价带顶能量。 “ ”表示带正电荷的空穴; “· ”表示电子。 IL表示光电流, 它由势垒区两边能运动到势垒边缘的少数载 流子和势垒区中产生的电子-空穴对构成, 其方向是由N区流 向P区, 即与无光照射P-N结的反向饱和电流方向相同。 当P-N结外电路短路时, 这个光电流将全部流过短接回路,
谓表面反型层, 这些空穴称为反型载流子。它们同样可以在 表面迁移而对电导做出贡献, 由此可见, 不论是Ｎ型还是Ｐ型 半导瓷, 其电阻率都随湿度的增加而下降。图9 - 5表示了几 种负特性半导瓷阻值与湿度之关系。
2.
正特性湿敏半导瓷的导电机理认为这类材料的结构、 电子能量状态与负特性材料有所不同。当水分子附着半导瓷 的表面使电势变负时, 导致其表面层电子浓度下降, 但还不足 以使表面层的空穴浓度增加到出现反型程度, 此时仍以电子
第9章 半导体传感器
9.1 气敏传感器 9.2 湿敏传感器 9.3 色敏传感器 9.4 半导体式传感器的应用
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第9 章 半导体传感器
9.1 气 敏 传 感 器
用半导体气敏元件组成的气敏传感器主要用于工业上天 然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气 体的监测、预报和自动控制 , 气敏元件是以化学物质的成分 为检测参数的化学敏感元件。
ห้องสมุดไป่ตู้
即从 P 区和势垒区流入 N 区的光生电子将通过外短接回路全
部流到P区电极处, 与P区流出的光生空穴复合。因此, 短接时 外回路中的电流是ＩL, 方向由P端经外接回路流向N端 。
这时, P-N结中的载流子浓度保持平衡值, 势垒高度（图9 11（a）中的q(UD-U)）亦无变化。
当P-N结开路或接有负载时, 势垒区电场收集的光生载流子 便要在势垒区两边积累, 从而使P区电位升高, N区电位降低, 造 成一个光生电动势, 如图9 - 11（b）所示。该电动势使原P-N结 的势垒高度下降为q（UＤ-U）。其中V即光生电动势,它相当于 在P-N结上加了正向偏压。只不过这是光照形成的, 而不是电源 馈送的, 这称为光生电压, 这种现象就是光生伏特效应。
1. 光电二极管的工作原理 对于用半导体硅制造的光电二极管, 在受光照射时, 若入
射光子的能量hυ大于硅的禁带宽度 Eg, 则光子就激发价带中