解析电阻型半导体气敏传感器的结构

时间： 2024-09-08 来源：TOPPOWER官网

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本文中TOPPOWER来给大家介绍电阻型半导体气敏传感器的结构，希望对各位工程师有所帮助。气敏传感器通常由气敏元件、加热器和封装体三部分组成。气敏元件按制造工艺不同可分为烧结型、薄膜型和厚膜型三类。它们的典型结构如图6-2所示。

图6-2a所示为烧结型气敏元件。这类元件以Sn0,半导体材料为基体，将铂电极和加热丝埋人Sn0,材料中，用加热、加压、温度为700℃~900℃的制陶工艺烧结成形，因此称为半导体导瓷，简称半导瓷。半导瓷内的晶粒直径为1mm左右，晶粒的大小对电阻有定影响，但对气体检测灵敏度则无很大的影响。烧结型气敏元件制作方法简单，元件寿命长，但由于烧结不充分，元件机械强度不高，电极材料较贵重，电性能一致性较差，应用受到一定的限制。

图6-2b所示为薄膜型气敏元件。它采用蒸发或溅射工艺，在石英基片上形成氧化物半导体薄膜(其厚度约在100nm以下)。其制作方法也很简单。实验证明，Sn0,半导体薄膜的气敏特性:但这种半导体薄膜为物理性附着，元件间性能差异较大。

图6-2c所示为厚膜型气敏元件。这种元件是将Sn0,或2n0等材料与3%~15%(质量百分比)的硅凝胶混合制成能印刷的厚膜胶，把厚膜胶用丝网印刷到装有铂电极的氧化铝(AL0:)或氧化硅(Si0,)等绝缘基片上，再经400℃~800℃温度烧结1h制成。由于这种工艺制成的元件离散度小、机械强度高，适合大批量生产，所以是一种很有前途的元件。

加热器的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸附，提高其灵敏度和响应速度。加热器的温度一般控制在200℃~400℃范围内。

加热方式一般有直热式和旁热式两种，因而有直热式和旁热式气敏元件。直热式气敏元件是将加热丝直接埋入Sn02、2n0粉末中烧结而成，因此，直热式常用于烧结型气敏结构。直热式结构如图6-3a、b所示。旁热式气敏元件是将加热丝和敏感元件同置于一个陶瓷管内，管外涂梳状金电极作为测量极，在金电极外再涂上Sn0,等材料，其结构如图6-3c、d所示。

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