【正文】 300ppm。選擇合適的氣體傳感器對(duì)于具體的應(yīng)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(dǎo)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(shí)間是敏感元件存放時(shí)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(dá)到穩(wěn)定。(4)初期穩(wěn)定時(shí)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(dǎo)致其表面狀態(tài)發(fā)生了變化，在加上負(fù)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(fù)時(shí)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(yīng)時(shí)間及恢復(fù)時(shí)間氣敏元件的響應(yīng)時(shí)間，表示在工作溫度下，氣敏元件對(duì)被測氣體的響應(yīng)速度。一般其固有電阻值在(103～105)Ω范圍。而當(dāng)CO氣體濃度高到不能完全被半導(dǎo)體表面吸附的氧氧化時(shí)，其電導(dǎo)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(gè)勢壘高度又與吸附CO的分子數(shù)有關(guān)，所以表面電導(dǎo)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(yīng)速率不同，因此造成對(duì)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(xué)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(qiáng)，因此，Sn02氣敏元件在空氣中放置時(shí)，其表面上總是會(huì)有吸附的氧，其吸附狀態(tài)可以是O，O2，O2等等，均是負(fù)電荷吸附狀態(tài)，這對(duì)N型半導(dǎo)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(xué)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(gè)電子負(fù)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(duì)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(dǎo)體材料的電子而吸附負(fù)電荷，形成受主型表面能級(jí)，使表面帶負(fù)電，結(jié)果導(dǎo)致N型半導(dǎo)體材料的表面空間電荷層區(qū)域的傳導(dǎo)電子減少使表面電導(dǎo)減少，從而使元件處于高阻狀態(tài)。但是，這兩個(gè)電子容易被激發(fā)到導(dǎo)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(shí)，要經(jīng)過高溫鍛燒的過程，在制備時(shí)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(jí)，Sn02的電導(dǎo)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(shí)際Sn02晶體結(jié)構(gòu)中原子排列不會(huì)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(dǎo)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(dǎo)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(gè)電子，其氧化物是可變價(jià)氧化物，有SnOSnO，其禁帶寬度較寬，在室溫下，它的價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶中去的幾率很小，因此，其電導(dǎo)主要是靠附加能級(jí)上的電子激發(fā)來實(shí)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(dāng)接觸氣體時(shí)，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(dǎo)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(dǎo)電電子增加，電導(dǎo)率增加。表面空間電荷層模型認(rèn)為:半導(dǎo)體材料吸附氣體時(shí)，表面空間電荷層發(fā)生變化，從而引起電導(dǎo)率發(fā)生變化。要對(duì)SnO2氣敏元件的導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)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(jī)械性能良好。本課題所用敏感材料是Sn02，其特點(diǎn)如下：（1） SnO2材料的物理、化學(xué)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(yīng)用最廣泛的氣敏元件。半導(dǎo)體氣體敏感元件大多以金屬氧化物半導(dǎo)體為基礎(chǔ)材料，當(dāng)被測氣體在該半導(dǎo)體表面吸附后，其電學(xué)特性(例如電導(dǎo)率)將會(huì)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(hào)(電壓或電流)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)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(jìn)行檢測、監(jiān)控、報(bào)警等，還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)或者微處理器組成自動(dòng)檢測、控制和報(bào)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(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于后續(xù)電路操作。（6）電源模塊：設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(duì)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，