超声辅助型半导体氧化物气体传感器的响应特性研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhujunhong778
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气体检测技术在安全生产、环境保护、室内健康等领域都扮演着重要的角色,半导体氧化物气体传感器作为一种成本低、响应快、工作寿命长的检测方法受到广泛的重视并得到大量的应用,如何进一步提高传感器的响应性能也成为了各学科领域科研工作者的研究目标。本课题结合现有的微纳物质超声操纵技术,提出了一种基于超声换能器辅助装置改善气体传感器响应特性的新方法,主要工作内容概述如下:  介绍了气体检测技术的需求背景以及各类气体检测方法,其中主要介绍了半导体氧化物气体传感器及其工作机理,并通过对比总结该方法的优势和待改进之处,从而引出研究的目标及内容。  实验对比发现在超声辅助作用下SnO2传感器对相同浓度CO气体的响应度要高于无超声作用下,且能够检测更低浓度下的CO气体,降低了检测下限。同时还发现改变换能器辐射面到敏感电阻的间隔距离L和换能器辐射面振动速度大小将会对传感器响应的增强效果产生影响。我们还对作用下半导体气体传感器的响应恢复时间、在不同相对湿度下的响应性能、对不同气体种类的响应状态进行了综合性能测试。  结合实验模拟及COMSOL Multiphysics有限元计算分析,我们认为敏感电阻表面附近的气体分子在超声场作用下的振动和声学流产生的粘性力是传感器响应特性增强的主要原因。
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