氢气传感器的研究进展

作为氢气检测的一种重要手段,氢气传感器显得尤为重要。介绍了目前研究最为广泛的半导体型、热电型、光纤型3种氢气传感器的研究进展,分别阐述了这3种传感器的结构、工作原理、研究现状及其优缺点,并对氢气传感器的应用前景和研究方向进行了展望。     

半导体气体传感器敏感机理的研究进展

为了改进半导体气体传感器的选择性,研究人员利用四极质谱仪、气相色谱、阻抗测试、XPS等检测手段对半导体气体传感器的乙醇、硫化氢、氯气、一氧化碳、氢气、含氮化合物和有机烷烃等常见检测气体的敏感机理进行了研究,取得了一些进展。对研究所得结论和理论模型进行了概述,并提出了今后的研究方向。     

电子鼻在气体检测中的应用研究

优选对甲烷、丙烷及氢气交叉敏感的5只半导体传感器组成气体传感器阵列,建立实时数据采集系统,结合特征提取和模式识别算法,研制出了一种对3种可燃性气体进行实时检测的电子鼻系统。提出了双重神经网络定量分析多种未知气体的方法,即先利用第一重网络对气体进行定性识别,再应用第二重网络对识别出的气体进行定量分析。通过BP神经网络分析表明:该系统对3种气体的识别率达到了100%,定量分析的最大相对误差不超过9.4%。     

几种常见气体传感器的研究进展

气体传感器日渐发展,其应用的范围越来越广,特别是在环境质量检测和工业生产过程安全检测、保障人民的生命安全等方面越加广泛.简要介绍了各种气体传感器的工作原理,并对常见几种有毒性气体(一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫及氮化物)和可燃性气体(氢气、甲烷)的各种类型传感器的研究进展和工作机理以及敏感材料进行了介绍,同时对MEMS工艺制作气体传感器进行了展望.     

一种抗氢气干扰的CO传感器

设计了一种抗氢气干扰的CO气体传感器,该传感器以半导体SnO2为敏感基材,采用三电极直热式结构、脉冲方波供电方式。研究了传感器的工作电压、采样时间对传感器灵敏度与抗干扰特性的影响。结果表明:0.3V工作电压、20s的采样时间,传感器灵敏度为10左右,抗氢气干扰系数达100以上。     

基于单片机的氢气传感器电路研究

针对半导体型氢气传感器的实用化问题,设计了一种基于单片机的氢气传感器电路,该电路由传感探头、信号调理电路、控制单元、人机交互模块、报警电路等构成。通过Tina-TkeilKeil软件进行仿真与调试证明,该电路结构简单、对氢气浓度探测范围大、测精度高,、报警灵敏、显示直观,易于实现传感器的小型化与集成化。     

医用电子鼻传感器系统的发展

医用电子鼻是一种特殊的电子鼻系统,与通用电子鼻一样,传感器系统是它的核心。现有的气体传感器主要有金属氧化物半导体型、电化学型、导电聚合物型、石英微天平等几种,但将它们用于医用电子鼻都还有不足,因为医用电子鼻对传感器系统有更高的要求,它要求气体传感器谱度更广、检测限更低、灵敏度和稳定性更好。     

光吸收型氢气敏感器件

<正> 氢气是还原性很强的气体,广泛地用于石油化工、金属工艺、玻璃加工及半导体工业。氢气主要来源于水;氢燃烧时又还原为水,符合自然循环规律。现代工业中氢气已被越来越广泛地用于能源材料,很可能成为火箭、飞机、汽车的动力燃料。廉价制造、贮藏及高效率地利用已成为科技界研究的重要课题。但是,氢气的分子极小,极容易发生泄漏,一旦与空气混合又极容易发生爆炸。因此研制高灵敏度的、使用安全可靠的氢气敏感传感器是一项极其迫切的任务。近年来研制的半导体型的接触燃烧式敏感器件有以下缺点:一是选择性较差,如遇酒精(乙醇)气味的干扰就会发生误报,另外这类敏感器件工作于高温加热状态,消耗一定的能量,需要设置特殊的防爆结构,安全可靠性也比较差。     

ZnO半导体气体传感器

气体传感器从其材料与结构来说是多种多样的,但简单而又实用的气敏元件多采用金属氧化物半导体作为原料,其中ZnO、SnO_2和γ—Fe_2O_3是常用的检测还原性气体的敏感材料。这三种金属氧化物是一种N型半导体,当其表面吸附了电子给予性气体分子(例如H_2、CO等气体)时,由于半导体与气体分子之间费米能级的差异,会使电子从吸附于表面的气体分子向半导体方向运动,因此N型半导体的载流子密度加大,导电率增     

基于虚拟仪器的光纤氢气传感器的设计

针对传统的气体传感器检测的缺点,开发了一套基于虚拟仪器的检测氢气的光纤氢气传感器;它采用NI公司的图形化开发平台LabVIEW,将传统的电路分析和处理,以及传统仪器的功能集成于一台计算机中,用户可以修改虚拟仪器的软件模块中的参数来这到修改气体传感器检测的特性;该氢气传感器检测系统通过计算机进行各类采集有关数据的处理、数据存储和分析;同时,详细介绍了系统的硬件连接、基于LabVIEW的软件设计和检测系统的稳定性和可靠性.     

微型氢气传感器的结构设计与仿真分析

基于金属氧化物半导体气体传感器的工作机理,提出了一种微型氢气传感器结构设计。针对几个主要设计参数,利用有限元分析软件ANSYS对这种结构进行了热分析。通过分析和比较,完成了对微型氢气传感器结构的优化设计,并对优化后的传感器进行了瞬态分析。分析结果表明:所设计的传感器结构符合设计要求。     

氢传感器的研究进展

氢气广泛地应用于航天和其他工业中,但其极易泄露、易燃、易爆,因此,对于氢传感器的研究显得十分迫切。综述了复合稀土氟化物氢传感器、半导体氧化物氢传感器、表面等离子钯膜氢传感器的国内外研究进展情况,着重对半导体氧化物氢传感器的原理、结构、性能以及取得的研究成果进行了介绍,并提出了氢传感器的发展方向和前景。     

Pd/porous-GaAs Schottky contact for hydrogen sensing application

The potential of Pd/porous-GaAs Schottky contacts for hydrogen detection at room temperature is presented. The Pd/porous-GaAs contacts were developed using an electrochemical system in our laboratory. Using both forward- and reverse current–voltage (I–V) characteristics we have found that the Pd/porous-GaAs Schottky diode sensor exhibited very high sensitivity towards hydrogen gas. The Pd/porous-GaAs diode sensor submitted to 500 ppm hydrogen gas at room temperature revealed a considerable increase in sensitivity of more than three times higher than that of the Pd/GaAs sample. The significant changes observed here have been found to be due to the results of a decrease in effective barrier height of the Schottky contact. This is due to a lowering of metal work function and eventually the creation of a dipole layer on the semiconductor surface induced by dissociation of hydrogen atoms on the Pd contact, followed by diffusion to the Pd/porous-GaAs interface. A comparative study has been conducted to show the differences between Pd/GaAs and the Pd/porous-GaAs Schottky contacts fabricated at different conditions and subjected to hydrogen gas at various operating temperatures. Scanning electron microscopy (SEM) was used to examine the porosity of the GaAs surfaces. SEM pictures showed highly porous structures of the Pd/porous-GaAs Schottky contacts provided for penetration of hydrogen gas molecules.     

气-气复合型高选择性氢气敏感元件

根据半导体气敏元件电路工作原理,设计了一种新型的气－ 气复合型的半导体Ｈ２ 敏感元件,推导出了其灵敏度、选择性及热稳定性的关系式,指出了构成高选择性及好的热稳定性的复合气敏元件需满足的条件,并在实验中得到验证。     

A MEMS-based low pressure, light gas density and binary concentration sensor

A new MEMS-based density and binary gas concentration sensor is discussed. The micromachined sensor is made using a resonating silicon tube. Gas density and concentration test data over pressure for air, hydrogen, nitrogen, argon, methane, carbon dioxide, sulfur hexafluoride and gas mixtures are presented. The measurement of the density low pressure (101-400 kPa) hydrogen is demonstrated. Coupling binary gas concentration and density measurements of low pressure, light gases like hydrogen and methane opens up new sensing applications like fuel cells, energy management, chemical and semiconductor processing.     

SnO2半导体陶瓷酒敏元件 选择性和欧姆接触研究

在SnO_2主体材料中添加某种硝酸盐溶液浸泡过的α-Al_2O_3,可制成对乙醇蒸汽灵敏度高,对H_2,CO,CH_4和汽油蒸汽灵敏度很低,即选择性好的酒敏元件。采用金属-n~+-n半导体结构来实现金属电极和SnO_2半导体陶瓷之间的欧姆接触,能有效地抑制元件的金-半接触所引起的不良影响,对于提高元件性能的一致性和成品率有重要作用。本文研究了硝酸盐溶液浓度和元件灵敏度、选择性、最佳工作温度的关系。研究了不同结构的金属电极-SnO_2半导体陶瓷接触对元件性能的影响。     

Ultraviolet photodetectors and readout based on a-IGZO semiconductor technology

In this work, real-time ultraviolet photodetectors are realized through metal–semiconductor–metal (MSM) structures. Amorphous indium gallium zinc oxide (a-IGZO) is used as semiconductor material and gold as metal electrodes. The readout of an individual sensor is implemented by a transimpedance amplifier (TIA) consisting of an all-enhancement a-IGZO thin-film transistor (TFT) operational amplifier and a switched capacitor (SC) as feedback resistance. The photosensor and the transimpedance amplifier are both manufactured on glass substrates. The measured photosensor possesses a high responsivity R , a low response time t _{R E S} , and a good noise equivalent power value NEP .     

一种提高陶瓷湿敏元件稳定性的表面修饰技术

介绍了化学沉淀法制备TiO2粉体的方法，通过掺入高价金属离子变成半导体陶瓷，制成湿敏元件．运用表面修饰技术，对元件进行改性，提高湿敏元件的稳定性．     

光寻址电位传感器及其应用

光寻址电位传感器(LAPS)是一种基于半导体光电效应的化学传感器,在稳定性、重复性、灵敏度、准确性和响应速度等方面具有优良的性能。介绍了LAPS的基本原理和测量方法,阐述了LAPS在细胞传感器、图像传感器、金属离子敏感薄膜传感器、气体传感器及生物医学领域中的应用,并对其存在问题和研究方向进行了总结和展望。