氧化鋅氣敏傳感器實驗研究

籍遠明　徐興浩

【摘 要】本文利用YJ-SQ-I氣敏傳感器，選擇乙醇氣體為研究對象，進行了氧化鋅傳感器氣敏性能測試實驗，研究結果表明：隨著乙醇氣體濃度的增加，元件電壓也隨之增大，氣體濃度減少，元件電壓數值也隨之變小，在一定范圍內，乙醇氣體濃度與電壓之間存在線性關系，并給出擬合函數關系式，相同的乙醇氣體濃度氛圍下，溶液的體積變化對元件電壓影響微乎其微。

【關鍵詞】氧化鋅 乙醇 氣敏傳感器

1 引言

氧化鋅是具有六方纖鋅礦結構的寬禁帶半導體金屬氧化物，也是最早被研究的氣敏材料之一。氧化鋅氣敏傳感器的工作原理是利用半導體氣敏元件與氣體接觸，引起半導體材料的電導率等物理性質發生變化，來檢測待測氣體的成分和濃度。本文利用YJ-SQ-I氣敏傳感器實驗儀，選擇乙醇氣體為研究對象，通過其對乙醇氣敏性測試結果進行分析，探討其氣敏機理。

2 實驗過程與分析

（1）先將燒杯、量筒等玻璃儀器用自來水清洗幾次，倒出水后，內壁不掛水珠，再用蒸餾水蕩洗3次后，放置一段時間晾干。用量筒量取得不同體積的無水乙醇，把配置完成的溶液倒入集氣瓶，放在鐵架上并附上不同濃度溶液標簽。

（2）將YJ-SQ-I氣敏傳感器實驗儀的三個電源輸出插孔和氣敏傳感器應用模板電源輸入插孔對應連接，選取需要測試的不同濃度的酒精溶液放在鐵架上，用YJ-SQ-I氣敏傳感器實驗儀自帶導管橡皮塞塞住瓶口，按下開關按鈕，用力按壓打氣囊將酒精蒸汽吹入傳感器中，記錄實驗儀電壓表上數值，實驗裝置如圖1所示。

選擇體積同為10ml時，測試不同濃度乙醇氣體與電壓變化數據，如表1所示。

由上述實驗數據可以看出，乙醇氣體濃度與電壓之間關系為，隨著氣體濃度的增加，元件電壓數值也隨之增大；氣體濃度減少，元件電壓數值也隨之變小。在一定范圍內，二者呈線性關系，根據實驗數據擬合函數關系式為：

實驗中，我們還進行了濃度均為10%時，選擇不同體積乙醇氣體與元件電壓關系測試，所得實驗數據如表2所示。

可以看出，在相同的乙醇氣體濃度氣氛下，溶液的體積變化對元件電壓影響比較小。

3 結語

在室溫下，測試ZnO氣敏傳感器在乙醇氣體中的敏感性能，結果表明：乙醇氣體濃度與電壓之間關系表現為，隨著氣體濃度的增加，元件電壓也隨之增大，在一定范圍內，呈線性關系，在相同的乙醇氣體濃度氛圍下，溶液的體積變化對元件電壓影響微乎其微。

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