【正文】 300ppm。選擇合適的氣體傳感器對于具體的應用來說是非常關(guān)鍵的，經(jīng)過查找資料，本課題最終決定使用TGS832傳感器，TGS825傳感器和TGS826傳感器。直熱式氣敏元件的加熱電阻值一般較小(小于5Ω)，旁熱式氣敏元件的加熱電阻較大(大于200Ω)。(5)氣敏元件的加熱電阻和加熱功率半導體氣敏元件一般要在較高的溫度(300℃一400℃)環(huán)境中工作。初期穩(wěn)定時間是敏感元件存放時間與環(huán)境狀態(tài)的函數(shù)。一般電阻型氣敏元件，在剛通電的瞬間，其阻值將下降，然后再上升，最后達到穩(wěn)定。(4)初期穩(wěn)定時間在非工作狀態(tài)下長期存放的氣敏元件，因表面吸附空氣中的水氣或者其它氣體，導致其表面狀態(tài)發(fā)生了變化，在加上負電荷后，隨著元件溫度的升高，發(fā)生解吸現(xiàn)象。氣敏元件的恢復時間，表示在工作溫度下，被測氣體由該元件解吸的速度。(3)氣敏元件的響應時間及恢復時間氣敏元件的響應時間，表示在工作溫度下，氣敏元件對被測氣體的響應速度。一般其固有電阻值在(103～105)Ω范圍。而當CO氣體濃度高到不能完全被半導體表面吸附的氧氧化時，其電導率將變化不大，元件靈敏度也變化不大，Pt在微氣體傳感器中除了做電極外，也起到這種催化劑的作用，因而元件的靈敏度有很大的提高。這個勢壘高度又與吸附CO的分子數(shù)有關(guān)，所以表面電導率與CO氣體濃度有關(guān)。167。用方程式表示SnO2表面在CO中的情況:Oad+ H2→CO2+ e （57）或O2ad+ 2H2→2H2O + e （59）由于在各種不同的氣氛中氧化還原反應速率不同，因此造成對不同氣體靈敏度不同。在低溫下，氧在 Sn02表面以分子離子形式被化學吸附，隨著溫度的圖520 晶界勢壘模型升高，轉(zhuǎn)變?yōu)樵与x子形式被吸附，即分子離子吸附過程: e + O2= O2ad （55）原子離子吸附過程: O2ad+e=2Oad （56）由于氧吸附力很強，因此，Sn02氣敏元件在空氣中放置時，其表面上總是會有吸附的氧，其吸附狀態(tài)可以是O，O2，O2等等，均是負電荷吸附狀態(tài)，這對N型半導體來說，形成了電子勢壘，使表面勢壘增大，晶界勢壘升高，耗盡層展寬，元件阻值升高?；瘜W吸附的氧包括吸附在固體表面的氧的“分子離子”O(jiān)2ad；吸附在表面的“原子離子”O(jiān)ad；吸附在固體表面的帶兩個電子負電荷的氧離子O2ad；及晶格氧離子。晶粒接觸部位電阻(即頸部電阻)對元件電阻大小起支配作用，顯然，這一電阻主要取決于勢壘高度和接觸部形狀，即主要受表面狀態(tài)和晶粒直徑大小等的影響。通常元件存放在空氣中，空氣中像氧這樣電子兼容性大的氣體，接收來自半導體材料的電子而吸附負電荷，形成受主型表面能級，使表面帶負電，結(jié)果導致N型半導體材料的表面空間電荷層區(qū)域的傳導電子減少使表面電導減少，從而使元件處于高阻狀態(tài)。但是，這兩個電子容易被激發(fā)到導帶上去成為自由電子，因此Vo電離起施主作用。在制備氣敏元件的Sn02時，要經(jīng)過高溫鍛燒的過程，在制備時氧分壓較低的情況下，氧空位Vo是SnO2的主要缺陷。這些缺陷和雜質(zhì)形成附加能級，Sn02的電導控制就是由這些缺陷和雜質(zhì)來決定。在晶體組成上，由于各種原因，實際Sn02晶體結(jié)構(gòu)中原子排列不會像它的晶體結(jié)構(gòu)模型那么理想，在材料熱處理的過程中可能留下原子空位，如金屬原子空位Vm，氧原子空位Vo，還有氧間隙原子Oi和金屬間隙原子Mi等缺陷。 SnO2半導體氣敏元件的工作原理根據(jù)上述模型，可以如下解釋Sn02半導體氣敏元件的工作原理:Sn02具有金紅石型的晶體結(jié)構(gòu)，金屬錫為四族元素，外層具有四個電子，其氧化物是可變價氧化物，有SnOSnO，其禁帶寬度較寬，在室溫下，它的價帶電子被激發(fā)到導帶中去的幾率很小，因此，其電導主要是靠附加能級上的電子激發(fā)來實現(xiàn)。由于晶粒間頸部電子密度很小，所以，其電阻率要比晶粒內(nèi)部大得多，當接觸氣體時，晶粒內(nèi)部電阻基本不便，晶粒頸部和表面電阻受空間電荷層變化的影響，因此，半導體氣敏元件的電阻將隨接觸氣體而變化。如果接觸容易供給電子的氣體，則空間電荷層寬度減少，勢壘高度降低，結(jié)果使導電電子增加，電導率增加。表面空間電荷層模型認為:半導體材料吸附氣體時，表面空間電荷層發(fā)生變化，從而引起電導率發(fā)生變化。要對SnO2氣敏元件的導電機理進行完整統(tǒng)一的解釋是比較困難的。167。（3） SnO2型氣體傳感器結(jié)構(gòu)簡單，成本低、可靠性高、機械性能良好。本課題所用敏感材料是Sn02，其特點如下：（1） SnO2材料的物理、化學穩(wěn)定性好、壽命長、耐腐蝕性好。常見的SnO2系列氣敏元件有燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型三種，燒結(jié)型氣敏元件是目前工藝最成熟、應用最廣泛的氣敏元件。半導體氣體敏感元件大多以金屬氧化物半導體為基礎材料，當被測氣體在該半導體表面吸附后，其電學特性(例如電導率)將會發(fā)生變化。氣體敏感元件是能感知環(huán)境中某種或多種氣體及其濃度的一種器件，它能將氣體種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(電壓或電流)，根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中存在的情況有關(guān)的信息，從而進行檢測、監(jiān)控、報警等，還可以通過接口電路與計算機或者微處理器組成自動檢測、控制和報警系統(tǒng)[13]。（電子鼻核心部件）氣敏傳感器與人們生活、生產(chǎn)活動關(guān)系最為密切，因此氣敏傳感器的研究及開發(fā)在各類傳感器中最為活躍。 （8）A/D轉(zhuǎn)換模塊：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，便于后續(xù)電路操作。（6）電源模塊：設計穩(wěn)定可靠的電源電路，保證RS232轉(zhuǎn)USB電路成功。另外，此模塊還設計了高通濾波電路，濾除高頻干擾。傳感器選擇的依據(jù)是他們對氨氣，氯化氫，鹵素氣體具有敏感性。LED納米電子鼻傳感器系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)由氣體傳感器陣列，溫濕度傳感器模塊，顯示模塊，