電阻型半導體氣敏傳感器的結構

氣敏傳感器通常由氣敏元件、加熱器和封裝體等三部分組成。氣敏元件從制造工藝來分,有燒結型、薄膜型和厚膜型三類。它們的典型結構如圖4-20所示。

圖4-20(a)為燒結型氣敏器件。這類器件以SnO₂半導體材料為基體,將鉑電極和加熱絲埋入SnO₂SnO₂材料中,用加熱、加壓、溫度為700~900℃的制陶工藝燒結成形,因此被稱為半導體導磁,簡稱半導瓷。半導資內的晶體直徑為1μm左右,晶粒的大小對電阻有一定影響,但對氣體檢測靈敏度則無很大的影響。燒結型器件制作方法簡單,器件壽命長。但由于燒結不充分,器件機械強度不高,電極材料較貴重,電性能一致性較差,應用受到一定限制。

圖4-20(b)為薄膜型氣敏器件。采用薰發或濺射工藝,在石英基片上形成氧化物半導體薄膜(其厚度約在100×10^-9m以下)。這種器件特性好,但器件間性能差異較大。

圖4-20(c)為厚膜型氣敏器件。這種器件是將SnO,或ZnO等材料與3%~15%(重量)的硅凝膠混合制成能印刷的厚膜膠,把厚膜膠用絲網印刷到裝有鉑電極的Al₂O₃或SiO₂等絕緣基片上,再經400~800℃的溫度燒結1h制成。由于這種工藝制成的元件離散度小、機械強度高,適合大批量生產,所以是一種很有前途的器件。