金属氧化物气敏传感器稳定性研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要采用8个自制旁热式ZnO基气敏传感器和6个Figaro公司商用传感器（TGS），在变湿度环境下对不同浓度的6种可挥发性有机物（VOCs）进行了测试。探讨了金属氧化物（MOS）气敏传感器的气敏性能受环境湿度影响的变化规律，发现随着湿度增加，除了传感器基线电阻减小和对还原性气体敏感度降低之外，传感器对还原性气体的响应恢复速度也增大了。并且在0%RH-30%RH湿度变化所引起的传感器基线电阻及灵敏度的下降程度大于30%RH-60%RH和60%RH-90%RH湿度变化引起的下降程度。本文通过分析反应机理对上述现象进行了解释。同时，利用传感器气敏特征对6种VOCs气体进

2、行了识别。识别过程中，对比了稳态特征和动态特征受湿度影响的程度，同时也比较了在湿度变化条件下稳态特征和动态特征的识别效果。结果表明采用稳态和动态特征联合识别的方法识别率可达100%，且对各类气体聚类清晰。利用丝网印刷技术制备了Bi2O3和Cu2O掺杂的ZnO基厚膜型气敏传感器阵列，并进行了稳定性测试，分析了气敏传感器基线电阻及灵敏度的稳定性，比较了不同的掺杂及烧结工艺对稳定性的影响。结果显示，传感器稳定性较差；掺Cu2O的气敏传感器稳定性优于未掺Cu2O的气敏传感器；700℃烧结的气敏传感器的稳定性优于600℃烧结的气敏传感器。关键词：稳定性气敏传感器湿度厚膜丝网印刷特征参数I华中科技大

3、学硕士学位论文AbstractEightindirectlyheatedZnObasedgassensorsandsixTGSgassensorshavebeenusedtotestsixkindsofVOCsindifferenthumidityenvironment.ThechangetendencyoftheMOSgassensor’spropertiesaccordingtothechangeoftherelativehumidityhasbeendiscussed.Asthehumidityincreased,besidestheMOSgassensor’sresistance

4、andsensitivitytothereducinggasdecreased,thereactionvelocityoftheMOSgassensortothereducinggasincreased.Thedecliningdegreeofresistanceandsensitivityofthesensorswhenhumiditychangesfrom0%RHto30%RHismoreobviousthanthedecliningdegreeofthosewhenhumiditychangefrom30%RHto60%RHandfrom60%RHto90%RH.Wehaveexp

5、lainedthisphenomenonaccordingtothemechanismofthereaction.WealsousedthefeaturesofthesensorstodiscriminatetheVOCs.Theinfluenceofthehumidityonthesteady-stateanddynamic-statefeaturewasdiscussed.Finallythediscriminationresultswhichuseddifferentfeatureswerecontrasted.Itshowedthatthediscriminationresult

6、whichusedbothsteady-stateanddynamic-statefeaturewasthebest.ThestabilityoftheZnObasedgassensorswhichmadebyscreen-printedtechnologyhasbeendiscussed.ZnO/Cu2Ogassensorsshowedbetterstability.Thestabilityofthesensorssinteredat700℃werebetterthanthesensorssinteredat600℃.Keywords:stability;gassensor;humid

7、ility;thickfilm;screen-printedtechnology;featureII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书