氣體敏感半導(dǎo)體傳感器的優(yōu)勢(shì)

 

氣體敏感半導(dǎo)體 (GSS) 技術(shù)是將智能測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于專(zhuān)有加熱金屬氧化物半導(dǎo)體 (HMOS) 氣體傳感器。這項(xiàng)技術(shù)是 Aeroqual 獨(dú)有的，大多數(shù)測(cè)試過(guò)Aeroqual 的 GSS 臭氧傳感器的獨(dú)立專(zhuān)家都認(rèn)為該傳感器是同類(lèi)中好的低濃度臭氧測(cè)量 - 特別是在 1 到 100 ppb 范圍內(nèi)。這些 GSS 傳感器始終能夠像臭氧分析儀一樣運(yùn)行，而臭氧分析儀的價(jià)格是其價(jià)格的 10 倍。

 

Aeroqual在加熱金屬氧化物傳感器方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)可以追溯到 1980 年代英國(guó)哈維爾原子能研究中心的科學(xué)家在大衛(wèi)威廉姆斯教授的帶領(lǐng)下所做的基礎(chǔ)工作。1990 年代中期，David 繼續(xù)在倫敦大學(xué)學(xué)院建立了一個(gè)卓越的氣體傳感器研究中心，新西蘭人 Geoff Henshaw 博士也加入了該中心。2000 年，這兩個(gè)人憑借對(duì) HMOS 氣體傳感科學(xué)的深入了解，共同創(chuàng)立了 Aeroqual。

 

HMOS 傳感器基于某些金屬氧化物在目標(biāo)氣體存在時(shí)電阻會(huì)發(fā)生變化的特性。這種電阻變化是由表面氧物質(zhì)通過(guò)與目標(biāo)氣體反應(yīng)的損失或增加引起的。表面氧物質(zhì)在材料中充當(dāng)電子陷阱態(tài)，因此它們的濃度控制了材料的電阻率。如果氧化物為 n 型，CO 等還原性氣體會(huì)導(dǎo)致表面氧損失、導(dǎo)帶電子增加和電阻降低。氧化性氣體如 O3 會(huì)導(dǎo)致相反的行為。對(duì)于 p 型金屬氧化物，對(duì)目標(biāo)氣體的電阻變化與 n 型相反。氣體濃度和電阻變化之間存在明確的關(guān)系，這導(dǎo)致目標(biāo)氣體濃度的測(cè)量。由于導(dǎo)致金屬氧化物電阻變化的氣體反應(yīng)發(fā)生在表面，因此表面積和孔隙率等材料參數(shù)對(duì)整體氣體敏感性有影響。

 

為了針對(duì)特定氣體優(yōu)化 GSS 傳感器，需要控制許多元素：

 

金屬氧化物傳感層的組成

傳感層的微觀結(jié)構(gòu)、厚度、表面積和孔隙率

傳感器工作溫度和流量

傳感器封裝材料和設(shè)計(jì)

詢(xún)問(wèn)電壓

控制軟件和算法

線性化和校準(zhǔn)過(guò)程

 

需要掌握以上所有內(nèi)容才能達(dá)到 很高水平。這解釋了為什么許多制造 HMOS 傳感器的公司難以與 Aeroqual 的 GSS 傳感器展示的性能相匹敵。