一种光激发气敏传感测试系统的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种光激发气敏传感测试系统的应用，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将宽带隙半导体的传感器放入半导体测试仪的测试腔中，在半导体测试仪的测试腔中通入待测试气体，将紫外光光源靠近到半导体测试仪的测试腔体，同时将宽带隙半导体的传感器与半导体测试仪相连，通过半导体测试仪检测出感应电流的响应值的明显增大。本发明专利技术通过光照引入的电子和空穴改变材料体内缺陷的状态，改变了金属氧化物半导体表面的吸附能力和吸附中心的浓度，有效改善了它们的响应性能，从而使气敏元件能够在较低工作温度条件下实现对传感器的应用与测试过程。

Application of a light excited gas sensing sensor test system

The invention discloses an application of a photoexcitation gas sensing test system, which is characterized in that the sensor of a wide band gap semiconductor is put into the test chamber of a semiconductor tester at room temperature, the gas to be tested is passed into the test chamber of a semiconductor tester, and the ultraviolet light source is approached to the semiconductor test. At the same time, the sensor of broadband gap semiconductor is connected with the semiconductor tester, and the response value of induction current is obviously increased by the semiconductor tester. The invention changes the state of defects in the material body by introducing electrons and holes into the light, changes the adsorption capacity of the metal oxide semiconductor surface and the concentration of the adsorption center, effectively improves their response performance, thus enabling the gas sensor to be applied and tested at lower operating temperature. Cheng.

【技术实现步骤摘要】
一种光激发气敏传感测试系统的应用
本专利技术涉及一种光激发气敏传感测试系统的应用，属于气敏传感器

技术介绍
基于半导体金属氧化物材料的电阻式气体传感器是到目前为止是应用最为广泛的一种。此类传感器具有灵敏度高、操作方便、体积小、成本低廉、响应时间和恢复时间短等优点，故在目前气敏传感器测试应用及研究中占有主导地位。当前在气敏传感器测试系统中通常需要在气敏元件上安装加热丝使之在灵敏度峰值温度附近工作，使得工作温度大多高于室温，通常金属氧化物半导体气敏元件的工作温度一般在175～425℃范围内，由此可以获得较高的灵敏度和较快的响应时间。由于气敏元件在高温条件下工作，不仅消耗额外的加热功率，增加安装成本，当现场检测可燃性气体浓度大于气体爆炸下限时，加热产生高温可能将气体点燃，带来安全隐患甚至引起火灾等不安全因素，同时也为给此类传感器的制作和测试过程增加了潜在的难度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：解决了如何使得金属氧化物半导体气敏元件在不安装加热丝加热的情况下进行工作的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种光激发气敏传感测试系统的应用，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将宽带隙半导体的传感器放入半导体测试仪的测试腔中，在半导体测试仪的测试腔中通入待测试气体，将紫外光光源靠近到半导体测试仪的测试腔体，同时将宽带隙半导体的传感器与半导体测试仪相连，通过半导体测试仪检测出感应电流的响应值的明显增大。优选地，所述的宽带隙半导体为氧化物和硫化物半导体。优选地，所述的宽带隙半导体为ZnO基半导体。优选地，所述的气敏传感器为ZnO基半导体传感器，其制成方法包括以下步骤：取ZnO纳米材料溶于去离子水中配置成溶液，将制备得到的悬浊溶液沉积在金属电极上，干燥后形成带有电极的探测器。优选地，所述的待测试气体为酒精气体或氧气或氢气或氨气。本专利技术提供了一种光激发下气敏传感装置的测试系统，以利于较低的工作温度条件下实现对传感器的应用与测试过程是十分有意义的，由于半导体金属氧化物是由大量晶粒和晶界构成的多晶结构，光辐射可以在晶粒内部激发电子空穴对，降低界面势垒和减小耗尽层宽度，增大载流子输运时对势垒的隧穿概率，从而增加电导使得检测气体灵敏度得到提高。本专利技术通过光照引入的电子和空穴改变材料体内缺陷的状态，改变了金属氧化物半导体表面的吸附能力和吸附中心的浓度，有效改善了它们的响应性能，从而使气敏元件能够在较低工作温度条件下实现对传感器的应用与测试过程。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。本专利技术为一种光激发气敏传感测试系统的应用，其包括以下步骤：以对于ZnO基半导体传感器件在酒精气体中传感响应为测试对象，取ZnO纳米材料溶于去离子水中配置成溶液浓度为20mol/L，并将制备得到的悬浊溶液沉积(一般用化学气相沉积或水热法制得ZnO纳米材料，然后配置成溶液，沉积时微量注射器吸取并沉积在金属电极上。)在金属电极上，干燥后形成带有电极的探测器(即ZnO基半导体传感器件)，然后将带有电极的探测器放入半导体测试仪的测试腔中，将紫外光光源靠近到测试腔体，同时将带有电极的探测器与半导体测试仪相连以用来记录传感数据。由于带有电极的探测器已经放入测试腔中，通过紫外光照射整个测试腔体即可，感光性很好大概在毫秒级，照射之后即可见感应电流开始变化。实验均在室温下进行，不同浓度的酒精气体通过调节质量流量控制器来获得，这里测试腔体中酒精气体流量为2L/min，在没有紫外光照的暗光条件下，无酒精气体通过时响应电流为0.02uA，当有酒精气流通过时则为0.18uA，响应电流虽然增加但依然很小响应不明显。同时如果将打开紫外光使得直射到测试腔体中，则感应电流的响应值增大到1.6uA，相比于无紫外光的情况增加近1个数量级，明显增强了该器件在酒精气体中的灵敏度。基于半导体氧化物气敏元件的工作温度大多高于室温，而光激发是降低金属氧化物半导体型气敏元件工作温度的一种有效的方法。在室温下可以将电子激发到导带中去而使其成为良导体，从而降低气敏元件的工作温度并有效改善其性能，本专利技术以氧化锌基半导体传感器为在酒精气体中传感响应为测试源，在室温下使用紫外光照射提高了该器件的气体灵敏度，取得了较好的测试效果。本专利技术提供了一种紫外光照下敏感器件的测试系统，由于光照引入的电子和空穴改变了材料体内缺陷的状态，改变了金属氧化物半导体表面的吸附能力和吸附中心的浓度，加强了其表面的化学吸附，降低气敏元件的工作温度并有效改善其性能，该设计方案环境友好、易于搭建且测试简单。其中，本专利技术除了适用于酒精气体之外，还适用于其他气体，例如，氧气，氢气，氨气等。本专利技术中的ZnO基半导体传感器，可以使用其它宽带隙半导体替代，比如类似氧化物和硫化物半导体传感器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光激发气敏传感测试系统的应用，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将宽带隙半导体的传感器放入半导体测试仪的测试腔中，在半导体测试仪的测试腔中通入待测试气体，将紫外光光源靠近到半导体测试仪的测试腔体，同时将宽带隙半导体的传感器与半导体测试仪相连，通过半导体测试仪检测出感应电流的响应值的明显增大。

【技术特征摘要】
1.一种光激发气敏传感测试系统的应用，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将宽带隙半导体的传感器放入半导体测试仪的测试腔中，在半导体测试仪的测试腔中通入待测试气体，将紫外光光源靠近到半导体测试仪的测试腔体，同时将宽带隙半导体的传感器与半导体测试仪相连，通过半导体测试仪检测出感应电流的响应值的明显增大。2.如权利要求1所述的一种光激发气敏传感测试系统的应用，其特征在于，所述的宽带隙半导体为氧化物和硫化物半导体。3.如权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶小亮，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海,31