半導(dǎo)體傳感器ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-06-02 12:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一些高分子材料和電解質(zhì)材料溶解 ， 一部分水分子電離后與溶入水中的空氣中的雜質(zhì)結(jié)合成酸或堿 ， 使?jié)衩舨牧喜煌潭鹊厥艿礁g和老化 ，從而喪失其原有的性質(zhì)；再者 ， 濕信息的傳遞必須靠水對(duì)濕敏器件直接接觸來(lái)完成 ， 因此濕敏器件只能直接暴露于待測(cè)環(huán)境中 ， 不能密封 。 通常 ， 對(duì)濕敏器件有下列要求：在各種氣體環(huán)境下穩(wěn)定性好 ， 響應(yīng)時(shí)間短 ， 壽命長(zhǎng) ， 有互換性 ， 耐污染和受溫度影響小等 。 微型化 、 集成化及廉價(jià)是濕敏器件的發(fā)展方向 。 半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻 通常 ， 用兩種以上的金屬氧化物半導(dǎo)體材料混合燒結(jié)而成為多孔陶瓷 。 這些材料有 ZnOLiO2V2O5系 、 SiNa2OV2O5系 、 TiO2MgOCr2O3系 、 Fe3O4等 ， 前三種材料的電阻率隨濕度增加而下降 ， 故稱為 負(fù)特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷 ， 最后一種的電阻率隨濕度增加而增大 ， 故稱為 正特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷 (以下簡(jiǎn)稱半導(dǎo)瓷 )。 1. 負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷的導(dǎo)電機(jī)理 由于水分子中的氫原子具有很強(qiáng)的正電場(chǎng) ， 當(dāng)水在半導(dǎo)瓷表面吸附時(shí) ， 就有可能從半導(dǎo)瓷表面俘獲電子 ， 使半導(dǎo)瓷表面帶負(fù)電 。 如果該半導(dǎo)瓷是Ｐ型半導(dǎo)體 ， 則由于水分子吸附使表面電勢(shì)下降 ， 將吸引更多的空穴到達(dá)其表面 ， 于是 ， 其表面層的電阻下降 。 若該半導(dǎo)瓷為Ｎ型 ， 則由于水分子的附著使表面電勢(shì)下降 ， 如果表面電勢(shì)下降較多 ， 不僅使表面層的電子耗盡 ， 同時(shí)吸引更多的空穴達(dá)到表面層 ， 有可能使到達(dá)表面層的空穴濃度大于電子濃度 ， 出現(xiàn)所謂表面反型層 ， 這些空穴稱為反型載流子 。 它們同樣可以在表面遷移而表現(xiàn)出電導(dǎo)特性 。 因此 ， 由于水分子的吸附 ， 使 N型半導(dǎo)瓷材料的表面電阻下降 。 由此可見(jiàn) ， 不論是Ｎ型還是Ｐ型半導(dǎo)瓷 ， 其電阻率都隨濕度的增加而下降 。 圖 99表示了幾種負(fù)特性半導(dǎo)瓷阻值與濕度之關(guān)系 。 圖 99 幾種半導(dǎo)瓷濕敏負(fù)特性 0 20 40 60 80 1 0 0相 對(duì) 濕 度 / % R H106105104103電阻 / ?1231 —Z n O —L iO2—V2O5系；2 —S i —N a2O —V2O5系；3 —T iO2—M g O —C r2O3系圖 910 Fe3O4半導(dǎo)瓷的正濕敏特性 0 20 40 60 80 1 0 0相 對(duì) 濕 度 / % R H8
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