气敏陶瓷 综述.doc

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1、气敏陶瓷的综述摘要从气敏陶瓷在实际生产生活中的重要应用价值出发，介绍了气敏陶瓷的分类及工作原理，制备方法，最后提出了需要努力的方向。前言随着国民经济的发展，生活质量的提高，同时产生的各类环境问题也日益引起人们的关注，其中有害气体的排放，给人们的生活带来了严重的影响。随着社会的进步和人类的安全与健康意识的提高，有效的对大气、家庭和各种生产、生活场所的易燃易爆气体、有毒有害气体进行监控，防止安全事故的发生，保障人身和财产的安全，成为了当今的迫切任务。半导体气敏陶瓷传感器就是适应这些需要而发展起来的。气体传感器通常要在高温、含有腐蚀性气体的气氛中使用，并

2、且气体的浓度都较低，因此对气体传感器材料的要求是：（1）对测定对象气体具有高的灵敏度；（2）对被测定气体以外的其他气体不敏感；（3）长期使用性能稳定。半导体气敏陶瓷传感器具有灵敏度高、性能稳定、结构简单、体积小、价格低、使用方便等特点，气敏半导体陶瓷元件在日本、美国等国家发展很快，特别是日本，1988年产量约2000万件，其中日本费加罗技研株式会社的SnO2半导体气敏器件(TGS)年生产能力1200万件，行销世界上40多个国家和地区，产值23亿日元。近年来我国也有许多厂家生产气敏陶瓷元件，1988年产品投放市场10万件，主要是氧化锡系、氧化铁系烧结

3、型的，用于检测石油液化气、煤气、酒精等。气敏陶瓷的分类及工作原理半导体气敏陶瓷一般可以分为表面效应和体效应两种类型。按制造方法和结构形式,可分为烧结形、薄膜型及厚膜型。但通常气敏陶瓷是按照使用材料的成分划分为SnO2、ZnO、Fe2O3等系列。被测气体与气敏性材料表面的相互作用非常复杂,包括表面物理化学反应、吸附理论、表面状态以及半导体催化剂电子理论等多方面的相互作用。所以，气敏半导体的工作原理比较复杂。但是总体而言，半导体气敏元件均是用所吸附的气体分子与半导体元件内部或表面的相互作用，致使半导体电导率发生变化，达到检测的目的。半导体金属氧化物气敏

4、机理一般分为体电阻控制机理、表面电阻控制机理和非电阻控制机理。气敏陶瓷的制备气体与敏感陶瓷的作用部位通常只局限于表面，故其敏感特性如电阻值与被测气体浓度的关系，就和敏感体的烧结形式(几何形状)关系甚大，常见的有薄膜型、厚膜型和多孔烧结体型。气敏薄膜的厚度一般为10-2-10-1微米，可通过化学气相沉积，或不同形式的溅射方式来制备。厚膜的膜厚为几十微米，采用浆料丝网漏印烧结法制作，用非致密烧结法制备多孔陶瓷，水热法和溶胶凝胶法也是常用方法。气敏陶瓷的发展方向从现在的水平来看，半导体气敏陶瓷元件的灵敏度高，有利于实现快速，连续及自动测量，结构及工艺简单

5、、方便、价廉。缺点是稳定性、互换性不好，对不同气体分辨力差，在低温，常温条件下工作问题还有待．进一步解决，不易实现定量检测等。要解决现存问题需要从以下几个方面着手：(1)积极开展有关气敏半导体陶瓷材料基础理论的研究。必须进一步深入地开展对上述各项的研究，才能从新的理论基础上探讨解决气敏半导体陶瓷材料各种性能问题。(2)提高材料的性能，积极寻找新材料。目前，氧化锡系、氧化锌系，氧化铁系等气敏半导体陶瓷材料已实用化，但性能还有待进一步提高。(3)积极开展多功能化、微型化、集成化气敏半导体陶瓷元件的研制开发。今后气敏半导体陶瓷元件的发展方向将是短、小、轻

6、、薄型化。参考文献[1]杨冉.气敏陶瓷原理综述[J].中国科技信息,2009(10):143-144[2]张维兰.气敏陶瓷的发展及应用[J].机械与电子,2006(7):49-50[3]崔志敏,马雪刚.气敏陶瓷材料的制备及应用[J].山东陶瓷,2007(3):11-13