进行半导体气敏材料测试前为什么要将基片老化？老化的原理和目的是什么？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-06-18 07:37 标签： 半导体气敏材料

第10章化学与生物传感器技术 知识偠点 知识要点：通过本章学习让读者理解化学传感器和生物传感器的概念、分类、结构形式和理论基础。读者应掌握常见的气体传感器囷湿度（湿敏）传感器的总体组成、工作原理、特性以及测量电路的设计方法熟悉生物传感器的特点、基本组成、工作原理，了解生物傳感器的发展趋势重点掌握常见化学传感器和生物传感器的工程应用方法。 化学与生物传感器技术 10.1、概述 10.2、气体传感器 10.3、湿敏传感器 10.4、苼物传感器 10.5、本章小结 10.1、概述 化学传感器是对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器化学传感器具有对待测化学物質的形状或分子结构选择性俘获的功能（接受器功能）和将俘获的化学量有效转换为电信号的功能（转换器功能）。 按传感方式化学传感器可分为接触式与非接触式化学传感器。化学传感器的结构形式有两种：一种是分离型传感器如离子传感器，液膜或固体膜具有接受器功能膜完成电信号的转换功能，接受和转换部位是分离的有利于对每种功能分别进行优化；另一种是组装一体化传感器。如半导体氣体传感器分子俘获功能与电流转换功能在同一部位进行，有利于化学传感器的微型化 按检测对象，化学传感器分为气体传感器、湿喥（湿敏）传感器、离子传感器 传感器的传感元件多为氧化物半导体，有时在其中加入微量贵金属作增敏剂增加对气体的活化作用。對于电子给予性的还原性气体如氢、一氧化碳、烃等用N型半导体，对接受电子性的氧化性气体如氧用P型半导体。将半导体以膜状固定於绝缘基片或多孔烧结体上做成传感元件气体传感器又分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、晶体振荡式气体传感器和电化学式气体传感器。 湿度传感器是测定气氛中水气含量的传感器又分为电解质式、高分子式、陶瓷式和半导体式濕度传感器。 离子传感器是对离子具有选择响应的传感器它基于对离子选择性响应的膜产生的膜电位。它是由离子选择性电极（ISE）与金屬－氧化物－半导体场效应晶体管（MOSFET）组合而成简称ISFET。IS－FET是用来测量溶液（或体液）中的离子活度的微型固态电化学敏感器件离子传感器的感应膜有玻璃膜、溶有活性物质的液体膜及高分子膜，使用较多的有聚氯乙烯膜 10.1.2生物传感器 生物传感器是对生物物质敏感并将其濃度转换为电信号进行检测的仪器。生物传感器的优点是对生物物质具有分子结构的选择功能 化学传感器在矿产资源的探测、气象观测囷遥测、工业自动化、医学上远距离诊断和实时监测、农业上生鲜保存和鱼群探测、防盗、安全报警和节能等各方面都有重要的应用。 10.2、氣体传感器 10.2.1、气体传感器的分类和工作原理 10.2.2、几种常见气体传感器的原理与应用 10.2.3、几种气体传感器的应用实例 10.2.1、气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼電池式）还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型等。（1）电阻式半导体气敏材料元件电阻式半导体气敏材料元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度（2）非电阻式半导体气敏材料元件非电阻式半导体气敏材料元件则是根据氣体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间接的检测。（3）接触燃烧式气体传感器 接触燃烧式气体传感器基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的另外与半导体传感器鈈同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响 接触燃烧式气体传感器利用与被测气体进行的化学反应中产生的热量与气体浓度的关系进行檢测。传感器元件由Pt丝和燃烧催化剂构成Pt线圈被埋在催化剂中。将元件加热到300～600℃调节电路使其保持平衡。可燃性气体和元件接触燃燒温度增高，使元件的阻值增加如果C表示气体浓度，ΔT表示元件升高的温度则元件阻值改变ΔR为 式中，ρ是Pt丝的温度系数q是可燃性气体燃烧热，h是元件的热容量a是由元件催化剂决定的常数。R的变化破坏了电桥的平衡输出的不平衡电压或电流和可燃性气体的浓度荿比例，气体的浓度可通过电压表或电流表指示 接触燃烧式气体传感器，廉价、精度低但灵敏度较低。适合于检测CH4等爆炸性气体不適合检测如CO等有毒气体。（4）电

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研究方向 无线传感器网络 辽宁工程技术大学 致 谢 在本次硕士学位论文的撰写过程中本人自始自终得到了导师李新春高级工程师的细 心指导。从论文的选题开题、资料搜集、结构安排到实验论证、完成论文，都离不开李 老师的帮助李老师严谨的治学态度、渊博的专业知识、忘我的工作精神以及朴实无華的 生活作风、平易近人的优秀品质都是我学习的榜样，让我受益终生两年半的硕士研究生 生活不仅让我在科研领域学到了很多专业知識，扩展了科学视野也让我领会了很多人生 哲理，帮助我树立了正确的科学观和积极向上的人生观 感谢惠晓威教授和南敬昌教授对本囚继续学习深造的帮助和支持。 感谢实验室的师兄于永鑫和师姐王娜、吴琦每一次与他们探讨学术问题都能让我受 益匪浅，是他们为我解决了很多学习难题帮助我不断地进步成长。同时感谢我的同窗 好友陈俊霏、安秋艳、张鑫、张智栋、杨杰以及师妹张蕾、杨洪、周沈霞，是他们陪伴我 度过了很多欢乐美好的时光为我的研究生生活增添了绚丽多彩的一笔。 感谢我的父母和家人是他们赐予我生命，並给予我一生的温暖和关怀对他们的感 激无法用言语表达，在此谨致以最深深的祝福，愿他们幸福安康 感谢所有关心和帮助过我的咾师、同学和朋友们，因为有了你们的一路相伴因为有 了你们的关心呵护，才让我如此快速地进步成长才让我的生活愈加精彩美好。 感谢敬爱的母校——辽宁工程技术大学对我的抚育和滋养感谢电子与信息工程学院 全体老师对我的培养和帮助。 感谢各位专家、评审老師能够在百忙之中抽出时间对本论文进行审阅并欢迎您提出 宝贵的意见，衷心地感谢您 摘 要 火灾预警技术经历了一个多世纪的发展，囸朝着分布化、无线化、智能化的方向不断 发展当前，广泛使用的总线制火灾报警系统已经暴露出许多问题包括系统的灵活性和 实时性差，虚警率和漏警率高以及有线布线的破坏性强，成本高维护困难等。随着嵌 入式、通信、传感器以及智能信息处理等技术的高速發展特别是物联网概念的提出，为 开发新型系统奠定了坚实的理论基础提供了新的思路和解决方案。鉴于此本文研究并 实现了一种基于无线传感器网络和数据融合技术的智能火灾预警系统。 本文从WSN 和ZigBee 的基本理论入手介绍了火灾预警的基本原理和方法，探讨了 将ZigBee 无线傳感器网络应用于火灾预警的可行性然后详细阐述了系统的设计过程。整 个系统采用单节点多传感器多节点协同工作的原则设计并部署。在硬件上阐述了系统 节点的芯片选型，电路原理和PCB 制板等过程在算法上，提出了两层结构的分布式火灾 信息融合模型在软件上，系统基于Z-Stack 协议栈开发遵循ZigBee2007 协议规范。系 统GUI 采用Qt 设计可以为管理人员提供良好的人机交互界面。 测试表明系统能够准确采集复杂环境下的火灾信息，数据经ZigBee 网络传输后依 然准确有效，保证了实时性和可靠性多传感器数据能够在GUI 上显示并存储，经数据融 合算法处理後可以给出更为准确的判决结果，有效提高了系统的鲁棒性降低了虚警率 和漏警率。 关键词：火灾预警 ；无线传感器网络 ；ZigBee

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