碳纳米管在气敏传感器中的应用及其发展趋势

碳纳米管具有较大的比表面积,对气体有良好的吸附能力,在气敏传感器中有巨大的应用潜力。文章从碳纳米管的结构对其进行分类,重点对碳纳米管在气敏传感器中的应用进行了评述,并对碳纳米管在不同衬底上制备的气敏传感器进行描述,总结了碳纳米管气敏传感器的发展现状,最后概况了碳纳米管气敏传感器的发展趋势。     

气敏传感器及其发展动向

着重介绍气敏传感器研究开发的主要方向－微机械气敏传感器和电子鼻。     

CO／H2集成FET型气敏传感器的研究

本文初步探讨了FET型气敏传感器的敏感机理,采用N阱双极MOS兼容工艺,将CO,H_2气敏单元,择优差分型气敏单元、加热单元、温敏单元单片集成,制作了可调高温的具有高稳定输出的芯片自恒温系统,研制出具有良好的选择性和稳定性,较高灵敏度的集成MOS气敏传感器.     

掺杂纳米SnO2气敏传感器的研究进展

介绍了半导体气敏传感器的发展历史和掺杂纳米SnO2气敏传感器的特性与应用；详细分析了掺杂金属单质、金属氧化物和稀土元素对SnO2气敏性的影响，通过掺杂可以显著改善其对特定气体的灵敏度、稳定性和选择性等参数；利用元件表面的氧吸附理论分析掺杂纳米SnO2的气敏机理；展望了SnO2气敏传感器的发展前景。     

集成型三氧化锡纳米棒酒精传感器的自组装研制

为了有效提高酒精传感器的探测灵敏度,通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cd-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米棒气敏层,从而构成了SnO2纳米棒气敏传感器,经测试,此传感器对于超低浓度范围(2×10-6～10×10-6)的酒精具有0.83～1.33的高探测灵敏度.继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米棒的比表面特性及SnO2纳米棒的尺度(低于得拜长度)等角度解释此传感器对超低浓度酒精具有高气敏特性的原因.     

自组装型SnO2纳米线超低浓度H2传感器的研制

采用FESEM及气敏传感器测试系统,研究了用自组装方式制备的SnO2纳米线气敏传感器的氢敏特性。结果表明:在工作温度为200℃时,对于超低浓度[(2~8)×10–6]的氢气具有0.58~1.00的探测灵敏度及3 s的响应时间和10 s的恢复时间。继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米线的优良的比表面特性及其尺度(30~40 nm)低于德拜长度(43 nm)等角度,解释了此传感器对超低浓度氢气具有良好气敏特性的原因。     

集成型二氧化锡纳米棒酒精传感器的自组装研制

为了有效提高酒精传感器的探测灵敏度,通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cd-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米棒气敏层,从而构成了SnO2纳米棒气敏传感器,经测试,此传感器对于超低浓度范围（2×10^-6～10×10^-6）的酒精具有0．83～1．33的高探测灵敏度。继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米棒的比表面特性及SnO2纳米棒的尺度（低于得拜长度）等角度解释此传感器对超低浓度酒精具有高气敏特性的原因。     

集成气体传感器的进展

本文综述了集成气体传感器的发展过程的工作机理，讨论了Ｓｃｈｏｔｔｋｙ气敏二极管、ＭＯＳ气敏二极管、ＭＯＳ气敏场效应厚膜集成气体传感器和集成气体传感器阵列。     

丁烷气敏传感器寿命分布研究

通过ＱＭ－Ｙ３型丁烷敏旁热式气敏传感器的工作寿命试验和试验数据处理,获得了该元件的寿命分布及分布参数等信息,了解了该类型元件的可靠性水平,为评价和提高该气敏传感器的可靠性水平提供了依据。     

SnO2纳米棒CH4传感器的自组装研究

为了能够对低浓度的CH4进行灵敏探测以减少煤矿生产过程中瓦斯爆炸的概率,通过热蒸发SnO2和活性炭混合粉末的自组装制备方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上合成了一层SnO2纳米棒气敏层,从而研制出自组装型SnO2纳米棒气敏传感器.经测试,发现此传感器对于浓度为10×10-6～500×10-6的CH4具有非常好的探测灵敏度,继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米棒的比表面特性及SnO2纳米棒的尺度低于德拜长度等角度解释此传感器对CH4具有高气敏性的原因.     

一种提高气敏元件热稳定性的优化设计

本文提出一种新的具有较好热稳定性的气敏元件结构。在这种结构里,气敏元件的输出无需外接取样电阻即可获得。文中对现有气敏元件和新型结构气敏元件的热稳定性作了理论分析和实验对比。本设计也适用于其它类型半导体气敏元件。     

微波辅助合成纳米WO_3/TiO_2复合材料及其气敏性能

为改善WO3基敏感材料的气敏性能,采用微波回流法一次性合成了纳米WO3/TiO2复合材料,并研究TiO2掺杂量对用其制备的气敏元件气敏性能的影响。结果表明:此气敏元件对体积分数为100×10-6的NOx、二甲苯、H2S和丙酮气体具有较强的敏感性,掺杂w(TiO2)为20%的元件,对H2S和NOx的灵敏度分别为31.18和695.84;掺杂w(TiO2)为30%的元件,对二甲苯和丙酮的灵敏度分别为39.19和35.69。     

基于气体传感器阵列的电子鼻对混合气体定量识别的研究

阐述了电子鼻的结构,并根据传感器阵列响应信号特性,推导出气体传感器阵列的响应矩阵及其对混合气体的响应;论述了前馈神经网络在电子鼻中的应用原理。最后,利用自制的实验装置对所建立的电子鼻进行性能测试。实验结果证明气体传感器阵列和神经网络模式识别技术所组成的电子鼻完全可以完成对混合气体浓度的识别。     

基于石墨烯的NO2和NH3气体传感器研究进展

室温下石墨烯具有较大的分子吸附比表面积、低噪声、高载流子迁移率等优异电学性能,是一种性能极佳的传感材料。与传统无机氧化物气体传感器相比,石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。首先根据气体选择性不同,研究了NO₂和NH₃两种石墨烯气体传感器。然后对它们的灵敏度、气体响应灵敏度、响应时间等特性进行了分析对比。该项分析研究工作对气体传感器的实际应用与推广具有一定参考价值。     

Ti02-SnO2紫外光照下对醇类气体气敏性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同配比的TiO2-SnO2纳米复合材料,以其作为气敏材料制备成旁热式气敏元件,研究了气敏元件在紫外光照下的气敏特性。结果表明,复合材料平均晶粒尺寸为19 nm,SnO2晶型为金红石型,气敏元件的电导在紫外光照下增加,对醇类有机挥发性气体的气敏灵敏度也显著提高,气敏元件的电阻、灵敏度均随TiO2含量的增加而增大。工作温度160℃时对乙醇气体的灵敏度为18,240℃时灵敏度为52,是无光照时的1.6倍,响应时间为5 s,恢复时间为9 s。     

MQS1型一氧化碳气敏元件

氧空位与材料的气敏特性有着密切的关系，气敏材料的电导率由氧空位的形成和氧化过程共同决定，氧空位浓度越大，气敏效应越明显。根据氧化锡的这一气敏机理，以９９．９９％的锡为原料，掺入合适的添加剂，制成了ＭＱＳ１型一氧化碳气敏元件。它的灵敏度高、选择性好、响应恢复快、受温度和湿度的影响小。     

油气水井远程监控系统开发与应用

油气水井监控系统适用于抽油机井、螺杆泵井、电泵井、自喷井、气举井、注水井,该系统通过安装在个测量点上的压力传感器、温度传感器、示功终端、电参数模块、流量计、现场音频视频设备等采集到各参数,可以自动分析动液面来智能调节抽油机的冲次,从而使泵处于最佳沉没度.现场的所有传感器都是无线的,现场不需布线,载荷传感器通过测量加速度来获取位移.     

基于石墨烯的CO和CO2气体传感器研究进展

室温下石墨烯具有电子迁移率高、比表面积大、机械强度高、化学稳定性和热稳定性优异、导电性好等独特性能,是当今最受关注的二维材料之一。与传统无机氧化物材料相比,石墨烯气体传感器具有工作温度低、能耗小、恢复性高的优点。文章对两种石墨烯气体传感器的研究进展进行了综述。根据气体选择性不同,将石墨烯气体传感器分为检测CO和CO₂气体传感器。分别对其灵敏度、气体响应灵敏度和响应时间等特性进行分析对比。此研究对此类传感器的应用与推广具有一定的指导意义。     

Potential applications of LF-noise spectroscopy to the development of new-generation gas sensors

The solution proposed relates to flicker-noise gas sensors under development, which differ from conventional chemical sensors in offering exceptional selectivity for the analysis of a gaseous environment. The classification and analytical justification are given of low-frequency-noise spectroscopy techniques and measures that are proposed for investigation of disordered semiconductors. The feasibility is shown of patterning processes for flicker-noise gas sensors. Some methods are proposed for these processes and for measurement procedures of gaseous-environment monitoring.     

基于MATLAB的SiC肖特基二极管气体传感器模拟

提出了SiC-SBD气体传感器器件分析模型,利用当前流行的MATLAB强大的计算编程功能,模拟了SiC-SBD气体传感器的电流-电压特性,结果与实验数据吻合很好,较好地解释了Pd-SiC肖特基二极管比较灵敏的原因,并根据模拟结果提出了提高传感器灵敏度的方法。