氧化鎳系氣敏陶瓷氣敏陶瓷與濕敏陶瓷的區(qū)別

氣敏陶瓷是基于元件表面的氣體吸附和隨之產(chǎn)生的元件導(dǎo)電率的變化而設(shè)計(jì)。具體吸附原理為:當(dāng)吸附還原性氣體時(shí)，此還原性氣體就把其電子給予半導(dǎo)體，而以正電荷與半導(dǎo)體相吸附著。進(jìn)入到n型半導(dǎo)體內(nèi)的電子，束縛少數(shù)載流子空穴，使空穴與電子的復(fù)合率降低。這實(shí)際上是加強(qiáng)了自由電子形成電流的能力，因而元件的電阻值減小。與此相反，若n型半導(dǎo)體元件吸附氧化性氣體，氣體將以負(fù)離子形式吸附著，而將其空穴給予半導(dǎo)體，結(jié)果是使導(dǎo)電電子數(shù)目減少，而使元件電阻值增加。

濕敏陶瓷是當(dāng)氣敏陶瓷界處吸附水分子時(shí)，由于水分子是一種強(qiáng)極性分子，其分子結(jié)構(gòu)不不對(duì)稱。由于水分子不對(duì)稱，在氫原子一側(cè)必然具有很強(qiáng)的正電場(chǎng)，使得表面吸附的水分子可能從半導(dǎo)體表面吸附的O^2-或O^-離子中吸取電子，甚至從滿帶中直接俘獲電子。因此將引起晶粒表面電子能態(tài)變化，從而導(dǎo)致晶粒表面電阻和整個(gè)元件的電阻變化 。

半導(dǎo)體氣敏陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理主要有能級(jí)生成理論和接觸粒界勢(shì)壘理論。按能級(jí)生成理論，當(dāng)SnO₂、ZnO等N型半導(dǎo)體陶瓷表面吸附還原性氣體時(shí)，氣體將電子給予半導(dǎo)體，并以正電荷與半導(dǎo)體相吸，而進(jìn)入N型半導(dǎo)體內(nèi)的電子又束縛少數(shù)載流子空穴，使空穴與電子的復(fù)合率降低，增大電子形成電流的能力 ，使陶瓷電阻值下降；當(dāng)N型半導(dǎo)體陶瓷表面吸附氧化性氣體時(shí)，氣體將其空穴給予半導(dǎo)體，并以負(fù)離子形式與半導(dǎo)體相吸， 而進(jìn)入N型半導(dǎo)體內(nèi)的空穴使半導(dǎo)體內(nèi)的電子數(shù)減少，因而陶瓷電阻值增大。接觸粒界勢(shì)壘理論則依據(jù)多晶半導(dǎo)體能帶模型，在多晶界面存在勢(shì)壘，當(dāng)界面存在氧化性氣體時(shí)勢(shì)壘增加，存在還原性氣體時(shí)勢(shì)壘降低，從而導(dǎo)致阻值變化。

常用的氣敏陶瓷材料有SnO₂、ZnO和ZrO₂。SnO₂氣敏陶瓷的特點(diǎn)是靈敏度高，且出現(xiàn)最高靈敏度的溫度Tm較低(約300℃)，最適于檢測(cè)微量濃度氣體，對(duì)氣體的檢測(cè)是可逆的，吸附、解析時(shí)間短。ZnO氣敏陶瓷的氣體選擇性強(qiáng)。ZrO₂系氧氣敏感陶瓷是一種固體電解質(zhì)陶瓷的快離子導(dǎo)體。因ZrO₂固體中含有大量氧離子晶格空位，因此，造成氧離子導(dǎo)電 。

氧化鎳系氣敏陶瓷是指具有氣敏效應(yīng)的氧化鎳系半導(dǎo)體陶瓷。為p型半導(dǎo)體，在氧分壓增加時(shí)，電導(dǎo)率下降。用它來測(cè)量氧分壓的變化時(shí)比使用n型半導(dǎo)體的氧化錫、氧化鋅等材料更為有利，因而適合在諸如控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比等場(chǎng)合下使用。為了迅速達(dá)到熱平衡，需要在1000℃以上高溫使用 。

氧化鋅系氣敏陶瓷是指具有氣敏效應(yīng)的氧化鋅系半導(dǎo)體陶瓷 。

半導(dǎo)體氣敏陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理主要有能級(jí)生成理論和接觸粒界勢(shì)壘理論。按能級(jí)生成理論，當(dāng)SnO2、ZnO等N型半導(dǎo)體陶瓷表面吸附還原性氣體時(shí)，氣體將電子給予半導(dǎo)體，并以正電荷與半導(dǎo)體相吸，而進(jìn)入N型半導(dǎo)體內(nèi)的電子又束縛少數(shù)載流子空穴，使空穴與電子的復(fù)合率降低，增大電子形成電流的能力 ，使陶瓷電阻值下降；當(dāng)N型半導(dǎo)體陶瓷表面吸附氧化性氣體時(shí)，氣體將其空穴給予半導(dǎo)體，并以負(fù)離子形式與半導(dǎo)體相吸， 而進(jìn)入N型半導(dǎo)體內(nèi)的空穴使半導(dǎo)體內(nèi)的電子數(shù)減少，因而陶瓷電阻值增大。接觸粒界勢(shì)壘理論則依據(jù)多晶半導(dǎo)體能帶模型，在多晶界面存在勢(shì)壘，當(dāng)界面存在氧化性氣體時(shí)勢(shì)壘增加，存在還原性氣體時(shí)勢(shì)壘降低，從而導(dǎo)致阻值變化。

常用的氣敏陶瓷材料有SnO₂、ZnO和ZrO₂。SnO₂氣敏陶瓷的特點(diǎn)是靈敏度高，且出現(xiàn)最高靈敏度的溫度Tm較低（約300℃），最適于檢測(cè)微量濃度氣體，對(duì)氣體的檢測(cè)是可逆的，吸附、解析時(shí)間短。ZnO氣敏陶瓷的氣體選擇性強(qiáng)。ZrO₂系氧氣敏感陶瓷是一種固體電解質(zhì)陶瓷的快離子導(dǎo)體。因ZrO₂固體中含有大量氧離子晶格空位，因此，造成氧離子導(dǎo)電 。