【正文】 易接受電子的氣體時，接觸界面勢壘高度升高，則電導(dǎo)率降低；如果接觸容易提供電子的氣體時，勢壘高度降低，電導(dǎo)率增加.吸收效應(yīng)模型認(rèn)為:對于半導(dǎo)體晶粒燒結(jié)體，晶粒中部為導(dǎo)電電子均勻分布區(qū)，表面為電子耗盡區(qū)(空間電荷層)。167。而這些附加能級是由Sn02中的點缺陷造成的。有時還會有意無意地向晶體中引入雜質(zhì)原子，例如為了增加Sn02的電導(dǎo)，摻入銻(Sb)，銻原子取代錫原子的位置，形成替位式雜質(zhì)原子Sbsn。Sn02氣敏元件是表面電阻控制型氣敏元件，制備元件的氣敏材料是多孔質(zhì)的Sn02燒結(jié)體。SnO2的一個氧空位相當(dāng)于從02格點處拿走一個中性原子O，于是在Vo處留下兩個電子，它與附近的錫離子在Vo處的有效電荷分布之和正好抵消，保持電中性。 Vo = Vo++ e （53） Vo+= Vo2++ e （54）銻原子代替錫原子成為替位式原子時，由于銻原子可電離成Sb5+，其化合價高于錫離子，會有多余的電子激發(fā)出去，因此起施主作用Sn02在禁帶靠近導(dǎo)帶的地方產(chǎn)生施主能級，因此Sn02是N型半導(dǎo)體，這些施主能級上的電子，很容易激發(fā)到導(dǎo)帶，從而參與導(dǎo)電。根據(jù)晶粒接觸界面勢壘模型和吸收效應(yīng)模型的討論，可知SnO2的晶粒接觸界面存在電子勢壘，即晶界勢壘，其作用是阻礙電子的運動。模型如圖520所示分子或原子吸附在SnO2表面，一般有兩種吸附，物理吸附和化學(xué)吸附。吸附態(tài)的O2ad不穩(wěn)定，會與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或落入氧空位。當(dāng) SnO2暴露在還原性氣氛中時，比如NH3，H2，CO等，因為還原性氣體和Sn02表面吸附的氧發(fā)生還原反應(yīng)，降低了O一的密度，同時將電子釋放回Sn02表面附近的導(dǎo)帶，使表面附近載流子濃度(即電子濃度)增大，表面電導(dǎo)增大。由于氧化還原反應(yīng)速率和溫度有關(guān)，因此選擇不同的工作溫度，會使傳感器有不同的靈敏度和相應(yīng)特性。 SnO2的敏感機理一氧化碳?xì)怏w與N型半導(dǎo)體二氧化錫反應(yīng)，使電導(dǎo)增大的機理有下面說法一氧化碳?xì)怏w與二氧化錫半導(dǎo)體表面上吸附的氧反應(yīng)，造成吸附氧的脫離，使表面勢壘下降.在CO氣氛中，SnO2表面的反應(yīng)過程為:2CO + O2→ 2CO2+ e （510）CO+ O2→ CO2+ 2e （511）由于吸附在Sn02半導(dǎo)體表面上的氧和一氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)，如上兩式，SnO2半導(dǎo)體表面上的氧便脫離SnO2半導(dǎo)體表面，同時將電子釋放回Sn02表面附近的導(dǎo)帶，晶界勢壘降低，表面附近載流子濃度(即電子濃度)增大，表面電導(dǎo)增大。CO 氣體濃度高，電導(dǎo)率增大。下面是半導(dǎo)體傳感器的性能參數(shù)：(1)氣敏元件的電阻值將電阻型氣敏元件在常溫下潔凈空氣中的電阻值，稱為氣敏元件(電阻型)的固有電阻值，表示為Ra。(2)氣敏元件的靈敏度氣敏傳感器在一定工作條件下，接觸到某種氣體，其電阻值Rs隨氣體濃度變化的特性稱之為靈敏度特性，用K表示: K=Rs／R0式中，R0為氣敏傳感器在潔凈空氣中電阻值，Rs為氣敏傳感器在一定濃度的檢測氣體中的電阻值。一般從氣敏元件與一定濃度的被測氣體接觸開始計時，直到氣敏元件的阻值達(dá)到在此濃度下穩(wěn)定電阻值的63%時為止，所需時間稱為氣敏元件在此濃度下的被測氣體中的響應(yīng)時間，通常用符號tr表示。一般從氣敏元件脫離被測氣體開始計時，直到其阻值恢復(fù)到在潔凈空氣中阻值的63%時為止，所需時間稱為恢復(fù)時間。因此，氣敏元件要恢復(fù)正常工作狀態(tài)，需要一定的時間。從開始通電直到氣敏元件阻值達(dá)到穩(wěn)定所需時間，稱為初期穩(wěn)定時間。存放的時間越長，其初期穩(wěn)定時間也就越長。為氣敏元件提供必要工作溫度的加熱器的電阻稱為加熱電阻，常用符號RH表示。氣敏元件正常工作所需的加熱功率用PH表示。TGS25傳感器又叫硫化氫傳感器，主要監(jiān)測氣體：H2S,測量范圍5100ppm，+/。TGS832傳感器又叫R134a鹵素氣體傳感器，主要監(jiān)測氣體：R134a的鹵素氣體，測量范圍：103000ppm。為了校正溫濕度對電子鼻系統(tǒng)的影響，傳感器板上擴展了AM2302型數(shù)字溫濕度傳感器，其是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，擁有以下優(yōu)勢：（1）它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性；（2）傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接，因此具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點；（3）每個AM2302傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)；（4）單線制串行接口，系統(tǒng)集成簡易快捷；（5）超小體積、極低功耗、信息傳輸可達(dá)20米以上。本系統(tǒng)所需+5V、+ 和5V 電壓，電路設(shè)計如圖3（a）所示。本系統(tǒng)采用基于Sn02 的氣體傳感器TGS813 、TGS822TF、MQMQMQ7 和MQ，工作溫度一般在300~400℃，加熱電阻以封裝在傳感器內(nèi)部，177。90mW，六個傳感器的總功耗約5W，這就對加熱電源的功率要求較高，為此，本系統(tǒng)利用LM2576 ，最大電流3A 的加熱控制模塊，圖3（b）是傳感器陣列的加熱電路。圖3 電源及加熱控制電路基于Sn02 的氣敏傳感器是把對氣體的響應(yīng)轉(zhuǎn)化為電導(dǎo)的變化，測量電路是將傳感器電導(dǎo)變化轉(zhuǎn)化為電壓變化。測量電路以傳感器生產(chǎn)廠家提供的測量電路為參考，以TGS813 為例，圖4 中傳感器加熱電壓為圖3 ，由于傳感器測量回路的功耗過大會導(dǎo)致傳感器敏感性降低，故負(fù)載電阻RL取5k，放大器采用Analog Device 的AD620，它是雙電源供電，工作電壓范圍為177