半导体氧化物电信号圆盘传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半导体氧化物电信号圆盘传感器，其特征在于：包括有石英瓶，其下部有底，上部敞口，瓶体上带进样口和放空口，上部敞口中装上盖，上盖中装陶瓷加热片或石英加热片，加热片中固装电阻丝，电阻丝通过加热电极与加热电源连接；所述加热片对应位置上装有检测电极，检测电极及加热片的表面均涂覆纳米材料层，检测电极通过导线引出石英瓶，经电流表与PC机相连接。本实用新型专利技术是对现有技术的改进，改变了目标检测物的流程，减少了死体积，提高了检测速度和检测效率，具有结构简单合理和降低了成本的特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电信号的传感器，尤其涉及半导体氧化物电信号圆盘型传感器。
技术介绍
气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，主要包括半导体气敏电信号传感器和接触燃烧式气敏传感器，其中用的最多的是半导体气敏电信号传感器。主要用作一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测和化工生产中气体成分的检测与控制等。半导体气敏传感器将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。半导体气敏电信号传感器是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。某些氧化物半导体材料如Sn02、ZnO, Fe2O3> MgO, NiO, BaTiO3等都具有气敏效应。半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随气体浓度的增大而增大。如SnO2金属氧化物半导体气敏材料，属于N型半导体，在200 300°C温度它吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当遇到有能供给电子的可燃气体(如CO等)时，原来吸附的氧脱附，而由可燃气体以正离子状态吸附在所述金属氧化物半导体表面；氧脱附放出电子，可燃行气体以正离子状态吸附也要放出电子，从而使氧化物半导体导的电子密度增加， 电阻值下降。当可燃性气体不复存在了，金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附， 使电阻值再升高到初始状态。这就是半导体气敏元件检测可燃气体的基本原理。目前国产的气敏元件有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；另一种是旁热式，以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。直热式消耗功率大，稳定性较差，故应用逐渐减少。 旁热式性能稳定，消耗功率小，而以陶瓷管为基底，则存在着样品载气的流径的死体积大、 目标检测物与半导体材料表面接触不充分的缺点，从而使分辨率及检测灵敏度有局限性。
技术实现思路
本技术的提出，旨在克服现有技术存在的缺点，提供一种结构简单、以空气为载气、运行成本低、可缩短检测时间、具有良好的稳定性及重现性、较高的检测效率及精密度的半导体氧化物电信号圆盘型传感器。本技术的技术解决方案是这样实现的一种半导体氧化物电信号圆盘型传感器，其特征在于包括石英瓶，其底部有底， 上部敞口，瓶体上带进样口和放空口，上部敞口中装上盖，上盖中装陶瓷加热片或石英加热片，加热片中固装电阻丝，电阻丝通过加热电极I和加热电极II与加热电源连接；所述加热片的对应位置上装有检测电极I和检测电极II，检测电极I、II及加热片的表面均涂覆纳米材料层，所述检测电极通过导线弓I出石英瓶，经电流表与PC机相连接。所述的纳米材料层由氧化锡SnO2、氧化锌aiO、三氧化二铁!^e2O3、氧化镁MgO和氧化镍NiO中的一种构成。与现有技术相比较，本技术的优点主要表现在1.结构简单、合理，减少了流径的死区，提高了检测效率；2.以空气为载体，检测时间短，运行成本低；3.具有良好的稳定性和重现性，提高了检测精度。附图说明本技术有附图1幅，其中图1是本技术的结构示意图。图中1.石英瓶，2.上盖，3.进样口，4.放空口，5.圆盘型陶瓷加热瓶片，6.电阻丝，7.加热电极I，8.加热电极II，9.纳米材料层，10.检测电极I，11.检测电极II，12.电流表，13.测试电源。具体实施方式如图1所示的一种半导体氧化物电信号圆盘型传感器，其特征在于包括石英瓶 1、上盖2，石英瓶1有进样口 3和放空口 4，上盖2下部有圆盘型陶瓷或石英加热片5，圆盘型陶瓷或石英加热片5的内部有电阻丝6，电阻丝6与加热电源7、8相连，所述圆盘型陶瓷或石英加热片5由所述电极7、8固定在上盖2上，圆盘型陶瓷或石英加热片5的下表面及其下表面相对位置上的两个检测电极10、11涂有纳米材料9，检测电极10、11之间联接电流表12，所述电极10、11之间连接测试电源13，并取电流表12所产生的电流为检测信号，产生的电流检测信号通过微机处理。所述石英瓶1的内径为3 30mm、高为3 20mm，圆盘型陶瓷或石英加热片5的直径为3 30mm、厚度为2 5mm。圆盘型陶瓷或石英加热片5的表面与进样口 3和放空口 4的上沿相平齐。所述纳米材料层9由半导体氧化物纳米材料构成，如Sn02、Zn0、Fe203、Mg0、Ni0中的一种构成。所述的半导体氧化物电信号圆盘型传感器，基于半导体氧化物电化学信号强度与目标检测物的浓度呈相关性。圆盘型设计使样品载气流径的死体积大大减小，使目标检测物组分在纳米材料表面上的响应时间大大缩短，信号响应时间迅速；石英瓶与圆盘形陶瓷或石英加热片之间腔隙的设计，保证了气流以层流方式通过、目标检测物与纳米材料表面充分接触，使电信号类似色谱峰，分辨率及检测灵敏度均大为提高；以空气为载气，进一步降低了检测成本、提高了检测效率；并且是一种易于组装、便于携带的半导体气敏电信号传感器。权利要求1.一种半导体氧化物电信号圆盘传感器，其特征在于包括石英瓶(1)，其底部有底， 上部敞口，瓶体上带进样口(3)和放空口 G)，上部敞口中装上盖O)，上盖(2)中装陶瓷加热片或石英加热片(5)，加热片(5)中固装电阻丝(6)，电阻丝(6)通过加热电极I (7)和加热电极II (8)与加热电源连接；所述加热片的对应位置上装有检测电极I (10)和检测电极II (11)，检测电极I、II及加热片(5)的表面均涂覆纳米材料层(9)，所述检测电极通过导线引出石英瓶(1)，经电流表(12)与PC机相连接。2.根据权利要求1所述的一种半导体氧化物电信号圆盘传感器，其特征在于所述的纳米材料层(9)由氧化锡SnO2、氧化锌&ι0、三氧化二铁!^e2O3、氧化镁MgO和氧化镍NiO中的一种构成。专利摘要本技术公开了一种半导体氧化物电信号圆盘传感器，其特征在于包括有石英瓶，其下部有底，上部敞口，瓶体上带进样口和放空口，上部敞口中装上盖，上盖中装陶瓷加热片或石英加热片，加热片中固装电阻丝，电阻丝通过加热电极与加热电源连接；所述加热片对应位置上装有检测电极，检测电极及加热片的表面均涂覆纳米材料层，检测电极通过导线引出石英瓶，经电流表与PC机相连接。本技术是对现有技术的改进，改变了目标检测物的流程，减少了死体积，提高了检测速度和检测效率，具有结构简单合理和降低了成本的特点。文档编号G01N27/12GK202024979SQ20112004317公开日2011年11月2日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日专利技术者于丽华, 刘名扬, 王云军 申请人:大连交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种半导体氧化物电信号圆盘传感器，其特征在于：包括石英瓶（１），其底部有底，上部敞口，瓶体上带进样口（３）和放空口（４），上部敞口中装上盖（２），上盖（２）中装陶瓷加热片或石英加热片（５），加热片（５）中固装电阻丝（６），电阻丝（６）通过加热电极Ⅰ（７）和加热电极Ⅱ（８）与加热电源连接；所述加热片的对应位置上装有检测电极Ⅰ（１０）和检测电极Ⅱ（１１），检测电极Ⅰ、Ⅱ及加热片（５）的表面均涂覆纳米材料层（９），所述检测电极通过导线引出石英瓶（１），经电流表（１２）与ＰＣ机相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘名扬，王云军，于丽华，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：实用新型
国别省市：91