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气体传感器综述
二氧化锡气敏传感器
引言：随着纳米技术的发展，与该项技术相结合的气体传感
器的研究已经成为热门课题。这类传感器以其较好的灵敏度和选择性、良好的响应和恢复时间以及较长的使用寿命，而被广泛应用于各种有毒有害气体、可燃气体、工业废气、环境污染气体的检测。气体传感器的敏感材料主要是导电聚合物、金属氧化物和复合氧化物。其中金属氧化物则包括SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3、TiO2、CeO2、Nb2O5、Al2O3、In2O3、LnMO3(Ln=La、Gd ，M=Cr 、Mn、Fe、Co)等，而又以SnO2 ZnO、Fe2O3 三大体系为主。目前普遍采用的方法是以二氧化锡（SnO2）为基材，通过掺杂等方法制备出气体传感器，用以检测某种气体的成分和浓度。也可用于便携式气相色谱的检测器，重点是挥发有机化合物(VOCs)检测方法的可行性研究。
摘要：传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律
转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。气体传感器（Gas Sensor）是以气敏器件为核心组成的将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件。它具有响应快，定量分析方便，成本低廉，实用性广等优点。本文主要从二氧化锡气体传感器入手，介绍了
二氧化锡气体传感器的主要类型、作用机理、优缺点以及未来的研究发展方向。
气体传感器综述
关键词：气体传感器、二氧化锡、作用机理、检测器 1.气体传感器的类型
按制作工艺分为烧结型、厚膜型及薄膜型
1.1烧结型：按加热方式又可分为直热式和旁热式。 1.1.1直热式：主要由气体敏感材料、加热丝和信号丝组成。加热丝和测量丝都直接埋在气敏材料内，加热丝用于通电加热，测量丝用于测量元件电阻。这种元件的优点是：制备工艺简单、功耗小、成本低。缺点是元件性能一致性差。由于元件小，热容量也小，容易受环境气流影响，测量回路与加热回路间没有隔离，互相影响。加热丝在加热和不加热状态下会产生胀缩，容易造成材料的接触不良。
1.1.2旁热式：其管芯增加了一个毛细陶瓷管，加热丝穿入陶瓷管中，在管外涂制金电极作为测量元件电阻的信号电极，在金电极外涂敏感材料，经烧制而成。这种结构克服了直热式元件的某些缺点，由于加热丝不与气敏材料接触，避免了测量回路与加热回路之间的相互干扰，元件性能的一致性有较大提高，机械强度也大为改善。
1.2厚膜型：一般以很薄的氧化锅陶瓷片为基板，在基板的向涂制出加热器，另面用蒸发、溅射等方法制作条形金(或铂)电极，在电极上采用丝网印剧技术，将配制好的气敏浆料涂印上，再绎干燥烧结而成
1.3薄膜型：这种结构的气敏元件与厚膜器件类似，差别
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仅在f气敏层的制备不是采用丝网印刷技术采用，而是采用蒸发、溅射等方法，冈而气敏层厚度远比厚膜型薄。薄膜型气敏元件大部分在硅衬底上制备，以利用半导体平面加工工艺等先进技术，有利于不同功能元件的集成，而且在硅衬底上制作微热板结构，功耗很小，约毫瓦量级，是今后半导体气体传感器的主要发展方向。这种器件制作简单，适于大批量生产，但由于气敏层采用一般的薄膜制各方法．使掺杂改性娈得困难，从而受到定的限制。 2.二氧化锡（SnO2）气传感器作用机理
氧化锡和其他金属氧化物半导体对低浓度气体是灵敏的，工作时半导体的烧结块加热至几百摄氏度，并且检测它的电导。还原性或氧化性气体在加热表面上与吸附氧相互作用引起的器件导电性的显著变化。SnO2元件与被测气体接触时，一旦与吸附氧发生反应，将被氧束缚的n个电子释放出来，如与H2、CO气体反应，晶体表面电导增加，使器件电阻减小，即添加2～5%wt的贵金属（铂、钯等）可提高SnO2元件的灵敏度。
3．二氧化锡气体传感器的优缺点
3.1优点：（1）工作温度低，其最佳工作温度在300℃以下；（2）在一般检测范围内，SnO2气敏元件的电阻率变化范围大，输出信号强。
3.2缺点：SnO2作为材料也存在一定缺点,例如在选择性、寿命、可靠性等方面有待于进一步完善,若可燃性气体浓度过大,工作温度
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过高,有火灾危险等。
4.二氧化锡气体传感器的研究发展方向
4.1开发新的气敏材料：在传统的半导体气敏材料SnO,SnO2中掺杂一些元素，其次是研制和开发复合型和混合型半导体气敏材料和高分子气敏材料，使这些材料对不同气体具有高灵敏度、高选择性、高稳定性。
4.2实现气体传感器的智能化：进一步采用计算机技术实现气体传感器的智能化，使得气体传感器和计算机技术相结合，研究开发鉴别和检测食品、香料等的电子鼻。研制开发新型仿生气体传感器-仿生电子鼻是未来气体传感器发展的主要方向。
4.3控制工作温度及环境湿度影响：温度过高易引起可燃性气体的燃烧,导致爆炸,应尽可能制作可在低温下工作的传感器,用纳米材 料制得元件就可大大降低传感器的工作温度,这是目前传感器技术发展的一个方向。同时可以采用在传感器表面添加不与被检测气体及SnO2 表面发生反应的干燥剂成分,吸收水分。 5.参考文献
[1]张晓芬. SnO2 气敏材料研究进展[J ] . 松辽学刊(自然科学版) ,2002 , (5) :65 - 68.
[2]赵全明,王广健,等. 二氧化锡膜气敏传感器最新研究成果[J ] .传感器世界,2002 , (7) :1 - 6.
[3]张义华,等. 纳米SnO2 制备及其气敏特性分析[J ] . 传感器技术,1999 ,18 (6) :36 - 39.