外文文献翻译---金属氧化物半导体传感器用于空气中活性气体杂质测定

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1、ISSN1070-3632。俄罗斯普通化学杂志，2008年，第12号,第78卷，第2545-2555页。宿星出版社出版有限公司,2008年。原始俄罗斯文本，L.A.Obvintseva于2008年发表在俄罗斯化学杂志，第二号，第52卷，第113页-121页。金属氧化物半导体传感器用于空气中活性气体杂质测定L.A.Obvintseva摘要:本文对测量微量O2,NOx，CL2，ClO2,和HCl金属氧化物半导体传感器的特点进行了讨论。对半导体传感器的具体功能和这些微量杂质的检测进行了测定。对由传感器产生的信号大小在WO3-，ZnO-，和In2O3传感层进行检测，涉及到检测O3，NOx，Cl2，

2、ClO2和HCl的浓度。通过半导体传感器检测目标杂质敏感性的反应使其适合衡量卫生区和检测大气中臭氧水平的最高允许浓度。对用半导体气体传感器的气体分析仪在开放的环境中测定气体的杂质的实例加以说明。简介：在20世纪40年代的研究工作集中于为什吗半导体电物理特性影响气体吸附。从那时起半导体工程取得了重大进展但也提出来反问题，即从检测半导体的电物理特性的变化检测气体杂质。然而，相对于半导体1器件被立即纳入科学和技术各个领域半导体传感器，它经历了一个漫长的过程，即从实验室模型到大规模生产。这一领域的进步很大程度上归功于由I.A.Myasnikov领导的卡尔波夫物理研究所（NIFKHI）所进行的研究活

3、动。这些研究主要是集中在发生在半导体金属氧化物表面发生的基本物理化学反应和高灵敏度传感器的物理应用（这些研究的大部分调查结果汇总见[1]）。为此，在实验室中一些经过独特设计的独一无二仪器被使用。在为测定空气中气体杂质而进行的半导体传感器设计及研究活动（主要是国外）有了显著发展的同时，适合进行大规模生产的商业技术也有了很大进步[2-7]。这些成果使得多种感应器的商业化生产达到了极限。主要的金属氧化物半导体感应器制造商是英国的CityTechnology公司和日本的FigaroInc公司。它们的主要缺点是半导体传感器的选择性差，但它们的所具有的优点，即灵敏度高，灵捷性，体积小和大规模生产成本低

4、，仍然使它们在气体分析的应用中具有很强的竞争力。至于半导体传感器的选择性，很多研究都在努力提高半导体气体的选择性，这个问题在许多应用中得到解决[4,8]。半导体传感器提供了太多的保证，特别是在污染监测点，通过长期的检测，反映在大气中的微量杂质（在认为排放量的情况下），以控制工业区和住宅区的空气质量。最近，移动空气质量监测站的申请数量在不断增加，这需要廉价的便携式气体分析仪设备。在这里，分析设计测量空气中微量O3，NOx，Cl2，ClO2，和HCl的半导体传感器是非常必要的。其在大气中含量的增加，由于汽车尾气排放（NOx）和热电联产电站的（NOx，HCl），化学工业，微电子，有色冶金（C12

5、，НСl），漂白设施，废水和污水处理厂（O3，Cl2，ClO2），以及在烟雾（O3，NOx，NOx）每日循环光催化反应。Fig.1传感器的设计结构：（a）测量电极和感应层（顶视图）和（b）加热器（底视图）。半导器传感器的基本操作规则半导体化学传感器的操作是通过分析受检测半导体的样品层的电生理气体介质组成的变化引起的特点。在这里，我们将讨论半导体金属氧化物电阻传感器。半导体传感器的电阻的特征，这取决于气体的杂质浓度，是由金属氧化物半导体多晶薄膜为代表的感测层的导电性决定的。电阻性传感器的输出信号分析传感层电阻或者模拟电压信号。该传感器的传感层电阻的增加或减少，取决于杂质的类型（电子供体或受体

6、）和半导体导电类型（N或P）。当接受物种（О2）是吸附在n型半导体的表面（氧化锌），该传感层电阻增加（受体信号），当发散物（氢气）的吸附，电阻减少（供体信号）;p型半导体（氧化镍）表现出反向的依赖。半导体传感器是一个小绝缘基板（≤3×3平方毫米）容纳测量电极和加热器。后者是必要的，因为在气体对半导体表面化学吸附所涉及的过程中对温度是有要求的。测量电极覆盖在感测层上。传感器存在着不同的设计方案：传感层和加热器可以位于两侧的基板相同或不同的地方，（见，例，图1。）[9]。白金或金为加热器和测量电极的首选材料;对于非侵略性的气体，也可以用其他金属，例如镍铬合金[7]。该传感器的特点是由化学成分和

7、感测层材料的晶体结构，以及由所有的传感器组件的属性，包括基体材料，材料的加热器的几何形状和测量电极，以及传感器的设计特点所决定的。气体中的杂质导致半导体传感器的电阻感应层产生相互关联的设置。这些措施包括电子化处理，表面和体吸附物种的扩散，并收取样本之间的多晶颗粒载体转移。因此，半导体气体传感器响应的阐述是通过理论相互关联的分子过程及半导体表面的电子进程。大多数情况下，化学吸附的电子理论是用于此目的[10-12]。模型描述