可燃气体传感器研究进展

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1、第30卷第5期煤气与热力Vo1．30No．52010年5月GAS＆HEATMav2010可燃气体传感器研究进展宋小坚(济南港华燃气有限公司，山东济南250014)摘要：介绍了可燃气体传感器的发展现状，以及半导体式和催化燃烧式可燃气体传感器的原理、敏感材料、元件结构、制造工艺，展望了可燃气体传感器的发展趋势。关键词：可燃气体；报警器；传感器；半导体；气敏元件中图分类号：TU996文献标识码：B文章编号：1000—4416(2010)05—0A40—03ResearchProgressinCombustibl

2、eGasSensorSONGXiao-iianAbstract~Thedevelopmentsituationofcombustiblegassensoraswellasthemechanismsensi．，tivematerial，elementstructureandfabricationprocessofsemiconductor—typeandcatalyticcombustion—typecombustiblegassensorareintroduced．Thedevelopmenttrendo

3、fcombustiblegassensorisprospec—ted．Keywords：combustiblegas；alarm；sensor；semiconductor；gas—sensitiveelement1概述能可靠，但必须使用氢燃料气。光学式虽然测量范随着城市燃气化规模的扩大、政府立法和人民围宽，但其价格高、抗震性较差。催化燃烧式和半导安全保护意识的提高，城市家庭安装可燃气体报警体式测量范围虽不及光学式，但长期工作稳定性良器将很快推广普及，可燃气体传感器的需求量将会好、响应迅速、寿命较长、价格低

4、廉、体积小。本文介急剧增加⋯。由于管道燃气泄漏、灶具不合格导致绍半导体式和催化燃烧式可燃气体传感器。不完全燃烧而造成CO中毒等灾难事故十分严重，2半导体式可燃气体传感器后果惨痛。例如东北某市1998年11月2日的管道2．1半导体式可燃气体传感器的原理燃气泄漏事故造成37人中毒，8人死亡。因此，安半导体式可燃气体传感器的工作原理是基于可装燃气报警器已成为政府为保护人民生命财产安全燃气体在材料表面的吸附和紧随着的表面反应过程而强制推行的一项措施。所引起的电导变化_6·J。金属氧化物半导体中原子由于燃气热水器使

5、用不当或质量问题发生不完排列与其晶体结构模型并非完全一致，一些原子会全燃烧，造成CO中毒现象时有发生。据中国消费离开它的格点位置，留下了原子空位，形成点缺陷，者协会统计，1998年全国有16人死于燃气热水器这些空位一般是金属原子空位和氧原子空位。部分事故，伤4人，残2人，比1997年上升了200％。为离开格点的原子会移至正常格点的间隙位置，成为防止灾难事故，安装CO报警器十分重要。间隙原子，形成杂质缺陷。在半导体金属氧化物表如何选用可靠的可燃气体传感器，如何衡量传面会存在表面态，表面态的形成有4个起因：完

6、整晶感器稳定性和可靠性，这不仅对于选择报警器的用体周期性的中断，清洁表面的悬挂键，表面附近的杂户，而且对于传感器生产厂家都非常重要。检测可质和缺陷，表面吸附的原子和分子。燃气体的手段繁多，不同类型的可燃气体传感2．2半导体式可燃气体传感器的敏感材料器，有不同的特点。氢火焰离子化检测器(FID)性用于可燃气体检测的敏感材料主要有SnO：、·A40·宋小坚：可燃气体传感器研究进展第30卷第5期ZnO、Fe2O3、La2O3、In2O3、A12O3、WO3、MoO3、TiO2、V2O5、Co3O4、Ga2O3、

7、CuO、NiO、SiO2等，其中以SnO，、WO、FeO最为常见，并受到学术界和工业界广泛关注。SnO，薄膜气敏传感器因其具有良好的稳定性、能在较低的工作温度下工作、检验气体种类较多等优点而成为众多科学工作者研究的重点。在所有的金属氧化物类薄膜气敏传感器中，对SnO：薄膜进行的研究最广泛、最深入、最有成效。人们已经采用溶胶一凝胶法、射频磁控溅射法、喷雾热解法、脉冲激光蒸发法、化学气相沉积法、双离子束溅射沉积法、液延生长一热氧化、电子束蒸发法等方法制备了SnO：薄膜。铝由于—FeO。气敏材料化学活性强、易被

8、氧c．薄膜型d．旁热式化还原，当它与气体接触时原子价态将发生变化，气图1可燃气体传感器的结构敏材料的体电阻发生变化，在空气中氧化物呈高阻械强度高，各传感器间的重复性好，适合于大批量生态，遇到还原性气体时，氧化物呈低阻态。当它与气产，而且生产工艺简单，成本低。用金属氧化物半导体接触时，随着气体浓度的增加，形成Fe。离子，变体SnO：、ZnO等材料制作的表面电阻控制型气体传成Fe，O，而元件的体电阻下降，由—FeO，被还感器，为了