SnO_2甲烷气体传感器的优化设计与试制

【摘要】： 本文作者长期从事气体传感器的研发和产业化生产实践工作,具有较扎实的理论基础和较强的技术开发能力,并积累了较丰富实践经验。本论文介绍了一种基于金属氧化物半导体材料—二氧化锡气体传感器的设计思路与实施方案。利用二氧化锡制备的气体传感器,具有灵敏度适中,选择性较好、使用寿命长,价格低廉等优点。可以广泛应用于可燃气体的检测、监控、报警等各个领域,是一种性价比较高,并具有较好发展前景的经济型气体传感器。 本文在对金属氧化物半导体气体传感器的工作机理、结构进行探讨的基础上,以旁热式金属氧化物气体传感器生产工艺和先进的测试设备为依托,开展包括SnO_2原料筛选、结构助剂和电子助剂掺杂影响、烧结温度影响等实验。经对实验结果进行全面分析后获得的SnO_2原料、结构助剂和电子助剂、烧结温度对SnO_2气体传感器气敏特性影响的规律与数据。并在实验基础上,对SnO_2气体传感器的敏感机理的部分问题进行探讨。最终获得一种SnO_2甲烷气体传感器优化的配方和生产工艺及工艺参数,在批量试制生产条件下主要指标达到实用化水平。所以,以实验与理论有机结合研发新型SnO_2气体传感器的技术路线是可行的。 【关键词】：二氧化锡 气敏 甲烷 传感器 试制
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP212
【目录】：

• 提要4-9
• 第一章 前言9-20
• 1.1 传感器的地位9
• 1.2 气体传感器的作用9-10
• 1.3 气体传感器的种类10-11
• 1.3.1 半导体气体传感器10
• 1.3.2 固体电解质气体传感器10
• 1.3.3 接触燃烧式气体传感器10-11
• 1.3.4 高分子气体传感器11
• 1.4 气体传感器应具有的基本条件11
• 1.5 金属氧化物半导体气体传感器的发展11-18
• 1.6 二氧化锡气体传感器18-19
• 1.7 本文的研究内容19-20
• 第二章 SnO_2气体传感器的结构、生产工艺与测试装置20-28
• 2.1 SnO_2气体传感器的结构20-21
• 2.1.1 SnO_2气体传感器外形图20
• 2.1.2 SnO_2气体传感器管脚功能20-21
• 2.2 SnO_2气体传感器的生产工艺21-23
• 2.2.1 SnO_2气体传感器的生产工艺21-22
• 2.2.2 旁热式SnO_2气体传感器的生产工艺22-23
• 2.3 SnO_2气体传感器的技术指标23-25
• 2.3.1 SnO_2气体传感器主要技术指标23-25
• 2.4 测试条件与选取参数25-26
• 2.4.1 测试条件25
• 2.4.2 测试选取参数25-26
• 2.5 SnO_2气体传感器的测试装置26-28
• 2.5.1 SnO_2气体传感器的测试原理26
• 2.5.2 测试装置原理框图26-27
• 2.5.3 基本构成27
• 2.5.4 工作原理27-28
• 第三章:SnO_2甲烷气体传感器优化设计实验研究28-45
• 3.1 SnO_2原料特性实验与结果分析28-33
• 3.1.1 选择SnO_2原料的原则28-29
• 3.1.2 实验方案29-30
• 3.1.3 实验数据30-31
• 3.1.4 实验结果分析31-33
• 3.2 结构助剂影响实验与结果分析33-38
• 3.2.1 实验目的33
• 3.2.2 实验方案33-34
• 3.2.3 实验数据34-35
• 3.2.4 实验结果分析35-38
• 3.3 氧化锑Sb_2O_3降阻影响实验与结果分析38-41
• 3.3.1 实验目的38
• 3.3.2 实验方案38-39
• 3.3.3 实验数据39-40
• 3.3.4 实验结果分析40-41
• 3.4 烧结温度影响实验与结果分析41-43
• 3.4.1 实验目的41
• 3.4.2 实验方案41-42
• 3.4.3 实验数据42-43
• 3.4.4 实试验结果分析43
• 3.5 SnO_2甲烷气体传感器优化试验总结43-45
• 第四章 SnO_2甲烷气体传感器的试制45-57
• 4.1 试制的目的45
• 4.2 试制实施方案45-47
• 4.2.1 SnO_2气体传感器的原料配方45
• 4.2.2 工艺条件45
• 4.2.3 元件参数45-46
• 4.2.4 工作条件46
• 4.2.5 测试条件46
• 4.2.6 测试参数46
• 4.2.7 传感器选取的方法与数目46-47
• 4.3 实验数据47-52
• 4.3.1 直接测量数据47-49
• 4.3.2 间接测量数据49-52
• 4.4 实验数据分析52-53
• 4.4.1 固有电阻R_052-53
• 4.4.2 甲烷(典型值5000ppm)灵敏度K53
• 4.4.3 氢气(典型值3000ppm)灵敏度K53
• 4.4.4 乙醇(典型值500ppm)灵敏度K53
• 4.5 实验结果53-57
• 4.5.1 固有电阻53-55
• 4.5.2 甲烷灵敏度55-56
• 4.5.3 选择性56-57
• 第五章 结束语57-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62
• 摘要62-65
• Abstract65-67

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