氣敏膜傳感器功能特點(diǎn)

從氣敏膜傳感器誕生之日起，由于其具有體積小、能耗低、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，在易燃、易爆、有毒、有害氣體的檢測(cè)和檢測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)于減少氣體爆炸、火災(zāi)等事故的發(fā)生起到非常大的作用。由最初的半導(dǎo)體氣敏傳感器到后來(lái)的復(fù)合材料傳感器，氣敏膜傳感器性能已經(jīng)得到了很大的提高，然而由于傳感的氣敏機(jī)理非常復(fù)雜，到目前為止還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，在氣敏膜傳感器性能研究方面，還需要系統(tǒng)化的試驗(yàn)與理論研究，另外在氣敏傳感器的應(yīng)用方面，積極加入到應(yīng)用領(lǐng)域，再有就是加大對(duì)其他有害氣體氣敏膜傳感器的研究，對(duì)以苯系氣體監(jiān)測(cè)的氣敏膜傳感器檢測(cè)才是剛剛起步，需要一種可以同時(shí)具有選擇性好、靈敏度高、能耗低等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的傳感器。

氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及制作工藝密切相關(guān)。以金屬氧化敏感材料制作的半導(dǎo)體式氣敏元件具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體小質(zhì)輕，堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，目前仍以SnO2材料為主。但近年來(lái)其他新型金屬氧化物也不斷開發(fā)，如ZnO、SiO2、TiO2、Fe2O3、WO3等。另外復(fù)合氧化物作為固體電解質(zhì)材料也得到很好的利用。

第一階段:1962年以前是氣體傳感器研究的孕育階段。此階段中，通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體表面特性的深入研究，發(fā)現(xiàn)了氧化物半導(dǎo)體對(duì)氣體具有敏感性。

第二階段:1962年~1967年，氣體傳感器的探索階段。首先是在1962年，日本九州工業(yè)大學(xué)清山哲郎等人對(duì)及薄膜的氣敏特性進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究;到了1967年，美國(guó)的P.J.Shaver利用貴金屬Pt、Pd激活氣體傳感器，使得氣體傳感器的靈敏度明顯提高，為氣體傳感器的實(shí)用化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第三階段:1968年~1978年，是氣體傳感器發(fā)展的實(shí)用化階段。1968年，日本費(fèi)加羅公司首先在市場(chǎng)上推出了摻有Pd、Pt的氣體傳感器，從此以后，開始在市場(chǎng)上出現(xiàn)了各式各樣的氣體傳感器，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面。

第四階段:是在實(shí)用化基礎(chǔ)上的發(fā)展提高階段。1978年以后，氣體傳感器的實(shí)用化促使人們?nèi)ふ倚碌臍饷舨牧?，并探討提高氣體傳感器性能的途徑，對(duì)已實(shí)用化的氣體傳感器的氣敏材料進(jìn)行了深入的研究。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)等，氣體傳感器均已發(fā)展成為品種系列齊全、技術(shù)綜合發(fā)展的高薪技術(shù)產(chǎn)業(yè)。國(guó)外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高;另一方面是由于傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。因此，國(guó)外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，美國(guó)1996年~2002年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為(27~30)%。

氣敏膜傳感器是傳感器按照用途分類之中的一種。此類傳感器是針對(duì)氣體的監(jiān)測(cè)研發(fā)的，早期只對(duì)可燃性氣體監(jiān)測(cè)，后來(lái)開始能夠監(jiān)測(cè)有毒氣體。

氣體檢測(cè)方法:一般使用氣相色譜儀或者氣敏傳感器對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)

1)氣相色譜儀:一種對(duì)混合氣體中各組分進(jìn)行分析檢測(cè)的儀器。樣品由載氣帶入，通過(guò)對(duì)欲檢測(cè)混合物中組分有不同保留性能的色譜柱，使各組分分離，依次導(dǎo)入檢測(cè)器，以得到各組分的檢測(cè)信號(hào)。按照導(dǎo)入檢測(cè)器的先后次序，經(jīng)過(guò)對(duì)比，可以區(qū)別出是什么組分，根據(jù)峰高度或峰面積可以計(jì)算出各組分含量。通常采用的檢測(cè)器有:熱導(dǎo)檢測(cè)器，火焰離子化檢測(cè)器，氦離子化檢測(cè)器，超聲波檢測(cè)器，光離子化檢測(cè)器，電子捕獲檢測(cè)器，火焰光度檢測(cè)器，電化學(xué)檢測(cè)器，質(zhì)譜檢測(cè)器等。不同檢測(cè)原理的檢測(cè)器，決定了各種便攜式氣相色譜儀的性能?？傮w上檢測(cè)性能強(qiáng)，但是成本高，沒(méi)有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，便攜性差。

2)氣敏傳感器:一種對(duì)混合氣體中特定一種或集中組分進(jìn)行分析檢測(cè)的儀器。檢測(cè)組分和靈敏度與傳感器的材料和結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系?？傮w上的檢測(cè)性能要低于氣象色譜，但是小型化便攜性更好并且具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，價(jià)格相對(duì)低廉，適合系統(tǒng)使用。

薄膜氣敏傳感器

氣敏膜傳感器是按照用途分類之中的一種。此類傳感器是研發(fā)的，早期只對(duì)監(jiān)測(cè)，后來(lái)開始能夠監(jiān)測(cè)。

氣體檢測(cè)方法:一般使用氣相色譜儀或者氣敏傳感器對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)

氣敏膜傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了大致四個(gè)階段:

第一階段:1962年以前是氣體傳感器研究的孕育階段。此階段中，通過(guò)對(duì)氧化物半導(dǎo)體表面特性的深入研究，發(fā)現(xiàn)了氧化物半導(dǎo)體對(duì)氣體具有敏感性。

第二階段:1962年~1967年，氣體傳感器的探索階段。首先是在1962年，日本九州工業(yè)大學(xué)清山哲郎等人對(duì)及薄膜的氣敏特性進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究;到了1967年，美國(guó)的P.J.Shaver利用貴金屬Pt、Pd激活氣體傳感器，使得氣體傳感器的靈敏度明顯提高，為氣體傳感器的實(shí)用化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第三階段:1968年~1978年，是氣體傳感器發(fā)展的實(shí)用化階段。1968年，日本費(fèi)加羅公司首先在市場(chǎng)上推出了摻有Pd、Pt的氣體傳感器，從此以后，開始在市場(chǎng)上出現(xiàn)了各式各樣的氣體傳感器，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面。

第四階段:是在實(shí)用化基礎(chǔ)上的發(fā)展提高階段。1978年以后，氣體傳感器的實(shí)用化促使人們?nèi)ふ倚碌臍饷舨牧?，并探討提高氣體傳感器性能的途徑，對(duì)已實(shí)用化的氣體傳感器的氣敏材料進(jìn)行了深入的研究。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)在在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)等，氣體傳感器均已發(fā)展成為品種系列齊全、技術(shù)綜合發(fā)展的高薪技術(shù)產(chǎn)業(yè)。國(guó)外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高;另一方面是由于傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。因此，國(guó)外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，美國(guó)1996年~2002年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為(27~30)%。

氣敏元件性能與敏感功能材料的種類、結(jié)構(gòu)及制作工藝密切相關(guān)。以金屬氧化敏感材料制作的半導(dǎo)體式氣敏元件具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體小質(zhì)輕，堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，目前仍以SnO2材料為主。但近年來(lái)其他新型金屬氧化物也不斷開發(fā)，如ZnO、SiO2、TiO2、Fe2O3、WO3等。另外復(fù)合氧化物作為固體電解質(zhì)材料也得到很好的利用。

從氣敏膜傳感器誕生之日起，由于其具有體積小、能耗低、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，在易燃、易爆、有毒、有害氣體的檢測(cè)和檢測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)于減少氣體爆炸、火災(zāi)等事故的發(fā)生起到非常大的作用。由最初的半導(dǎo)體氣敏傳感器到后來(lái)的復(fù)合材料傳感器，氣敏膜傳感器性能已經(jīng)得到了很大的提高，然而由于傳感的氣敏機(jī)理非常復(fù)雜，到目前為止還沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)，在氣敏膜傳感器性能研究方面，還需要系統(tǒng)化的試驗(yàn)與理論研究，另外在氣敏傳感器的應(yīng)用方面，積極加入到應(yīng)用領(lǐng)域，再有就是加大對(duì)其他有害氣體氣敏膜傳感器的研究，對(duì)以苯系氣體監(jiān)測(cè)的氣敏膜傳感器檢測(cè)才是剛剛起步，需要一種可以同時(shí)具有選擇性好、靈敏度高、能耗低等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的傳感器。