氧化鋅氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)研究

籍遠(yuǎn)明　徐興浩

【摘 要】本文利用YJ-SQ-I氣敏傳感器，選擇乙醇?xì)怏w為研究對(duì)象，進(jìn)行了氧化鋅傳感器氣敏性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明：隨著乙醇?xì)怏w濃度的增加，元件電壓也隨之增大，氣體濃度減少，元件電壓數(shù)值也隨之變小，在一定范圍內(nèi)，乙醇?xì)怏w濃度與電壓之間存在線性關(guān)系，并給出擬合函數(shù)關(guān)系式，相同的乙醇?xì)怏w濃度氛圍下，溶液的體積變化對(duì)元件電壓影響微乎其微。

【關(guān)鍵詞】氧化鋅 乙醇 氣敏傳感器

1 引言

氧化鋅是具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的寬禁帶半導(dǎo)體金屬氧化物，也是最早被研究的氣敏材料之一。氧化鋅氣敏傳感器的工作原理是利用半導(dǎo)體氣敏元件與氣體接觸，引起半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率等物理性質(zhì)發(fā)生變化，來(lái)檢測(cè)待測(cè)氣體的成分和濃度。本文利用YJ-SQ-I氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)儀，選擇乙醇?xì)怏w為研究對(duì)象，通過(guò)其對(duì)乙醇?xì)饷粜詼y(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，探討其氣敏機(jī)理。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與分析

（1）先將燒杯、量筒等玻璃儀器用自來(lái)水清洗幾次，倒出水后，內(nèi)壁不掛水珠，再用蒸餾水蕩洗3次后，放置一段時(shí)間晾干。用量筒量取得不同體積的無(wú)水乙醇，把配置完成的溶液倒入集氣瓶，放在鐵架上并附上不同濃度溶液標(biāo)簽。

（2）將YJ-SQ-I氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)儀的三個(gè)電源輸出插孔和氣敏傳感器應(yīng)用模板電源輸入插孔對(duì)應(yīng)連接，選取需要測(cè)試的不同濃度的酒精溶液放在鐵架上，用YJ-SQ-I氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)儀自帶導(dǎo)管橡皮塞塞住瓶口，按下開(kāi)關(guān)按鈕，用力按壓打氣囊將酒精蒸汽吹入傳感器中，記錄實(shí)驗(yàn)儀電壓表上數(shù)值，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

選擇體積同為10ml時(shí)，測(cè)試不同濃度乙醇?xì)怏w與電壓變化數(shù)據(jù)，如表1所示。

由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，乙醇?xì)怏w濃度與電壓之間關(guān)系為，隨著氣體濃度的增加，元件電壓數(shù)值也隨之增大；氣體濃度減少，元件電壓數(shù)值也隨之變小。在一定范圍內(nèi)，二者呈線性關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合函數(shù)關(guān)系式為：

實(shí)驗(yàn)中，我們還進(jìn)行了濃度均為10%時(shí)，選擇不同體積乙醇?xì)怏w與元件電壓關(guān)系測(cè)試，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

可以看出，在相同的乙醇?xì)怏w濃度氣氛下，溶液的體積變化對(duì)元件電壓影響比較小。

3 結(jié)語(yǔ)

在室溫下，測(cè)試ZnO氣敏傳感器在乙醇?xì)怏w中的敏感性能，結(jié)果表明：乙醇?xì)怏w濃度與電壓之間關(guān)系表現(xiàn)為，隨著氣體濃度的增加，元件電壓也隨之增大，在一定范圍內(nèi)，呈線性關(guān)系，在相同的乙醇?xì)怏w濃度氛圍下，溶液的體積變化對(duì)元件電壓影響微乎其微。

參考文獻(xiàn)：

[1]任琳，等.燒結(jié)溫度及摻雜對(duì)氣敏性能的影響[J].儀表技術(shù)與傳感器，2013（5）：7-10.

[2]樊慧慶，馬龍濤，等.氧化鋅一維納米棒的低溫制備及其氣敏性能[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2016，37（3）：52-55.

[3]傅盼盼，楊志學(xué).金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器[J].化工時(shí)刊，2013（3）：45-47.

[4]黃彬彬，張覃軼，等.摻雜對(duì)氣敏性能的影響[J].傳感器與微系統(tǒng)，2016（5）：36-38.