气敏陶瓷

在开发各种陶瓷时，发现半导体陶瓷作为气敏材料具有非常高的灵敏度。

例如，薄膜状氧化锌气敏材料可以检测氢气，氧气，乙烯和丙烯气体;当铂用作催化剂时，它可以检测烷烃可燃气体，如乙烷和丙烷;氧化锡气敏材料可以检测甲烷，乙烷等可燃气体。

性气。

氧化铈材料是最常用于氧分压测量的敏感材料。

此外，氧化铁，氧化钨，氧化铝和氧化铝等氧化物具有一定的气敏特性。

它们通过选择性地吸附气体来改变半导体的表面能态来确定未知气体及其浓度，从而引起电导率的变化。

已经成功地实现了检测诸如一氧化碳，醇，气体，苯，丙烷，氢气，二氧化硫等气体的气敏陶瓷。

半导体陶瓷气敏材料在工业上具有极其广阔的应用前景。

例如，控制和检测煤炭开采中的天然气，监测天然气运输和化学品生产中的气体泄漏。

气敏陶瓷通常分为两种类型：半导体型和固体电解质型。

根据该制造方法，进一步分为烧结型，厚膜型和膜型。

制造方法进一步分为烧结型，厚膜型和膜型。

根据材料成分分为金属氧化物系列（ZnO，材料成分分为金属氧化物系列（SnO2，ZnO和复合氧化物系列（配方为ABO Fe2O3，ZrO2）和复合氧化物系列（配方为ABO3）。

半导体气敏陶瓷主要包括能级产生理论和接触晶界势垒理论。

根据能级产生理论，当SnO2和ZnO等N型半导体陶瓷表面吸附还原气体时，气体会产生电子。

半导体和正电荷被吸引到半导体，进入N型半导体的电子结合少数载流子空穴，降低空穴和电子的复合率，增加电子形成电流的能力，并减少陶瓷电阻值;当氧化气体吸附在N型半导体陶瓷的表面上时，气体将其孔隙带到sem图案导体以负离子的形式吸引半导体，并且进入N型半导体的空穴减少了半导体中的电子数量，从而增加了陶瓷电阻值。

接触晶界势垒理论基于多晶半导体能带模型，当存在界面时，在多晶界面处存在阻挡层。

当使用气体时，阻挡层增加，并且当存在还原气体时阻挡层减少，这导致阻力的变化。

常用的气敏陶瓷材料是SnO2，ZnO和ZrO2。

SnO2气敏陶瓷具有高灵敏度和最高灵敏度的特点。

Tm较低（约300°C），最适合检测痕量气体。

气体检测是可逆的，吸附和分离时间短。

ZnO气敏陶瓷的气体选择性很强。

ZrO2氧敏感陶瓷是固体。

电解质陶瓷的快离子导体。

由于ZrO2固体含有大量的氧离子晶格空位，它会导致氧离子导电。

从目前的水平来看，半导体气敏陶瓷元件的灵敏度很高，这有利于快速，连续和自动化。

测量，结构和工艺简单，方便，价格低廉。

缺点是稳定性和互换性差，不同气体的分辨率差，以及在低温和常温条件下的工作问题。

进一步的解决方案不容易实现定量检测。

为解决存在的问题，我们需要从以下几个方面入手：（1）积极开展相关气体敏感性研究半导体陶瓷材料的基本理论。

为了从新的理论基础探讨气敏半导体陶瓷材料的各种性能问题，有必要对上述项目进行深入研究。

（2）提高材料性能，积极寻求新材料。

目前，氧化锡，氧化锌，氧化铁等气敏半导体陶瓷材料已投入实际应用，但性能还有待进一步提高。

（3）积极开发多功能，小型化，集成的气敏半导体陶瓷元件。

气敏半导体陶瓷元件的开发将是短小，轻薄的。

气敏陶瓷的设计基于元件表面的气体吸附和元件导电性的变化。

具体的吸附原理是当还原气体被吸附时，还原气体将其电子提供给半导体，并且正电荷被吸附到半导体上。

进入n型半导体的电子结合少数载流子空穴并降低空穴和电子的复合率。

这实际上增强了自由电子形成电流的能力，因此部件的电阻降低。

相反，如果n型半导体元件吸附氧化性气体，则气体将作为负离子被吸附，并且空穴将被供应到半导体，结果导电电子的数量减少并且电阻减小。

元素的价值增加。

湿敏陶瓷是指水分子被吸附在气敏陶瓷的边界上。

由于水分子是强极性分子，它们的分子结构不是不对称的。

由于水分子的不对称性，氢原子侧必须存在强正电场，因此吸附在表面上的水分子可以从吸附在半导体表面上的O2-或O-离子中提取电子。

，甚至直接从全频段捕获电子。

这将引起晶粒表面的电子能态的变化，导致晶粒的表面电阻和整个元件的电阻的变化。