納米晶金屬氧化物半導體氣體傳感器及其檢測特性研究.pdf

1、變壓器油中溶解氣體在線監測已經成為實現運行變壓器狀態檢修的重要手段，油中溶解氣體在線監測的關鍵是氣體檢測的傳感器技術，而金屬氧化半導體氣敏傳感器能很好地應用于油中溶解氣體在線監測。然而目前國內外在線監測裝置中所采用的金屬氧化物半導體傳感器存在靈敏度低、數據分散性大、使用壽命短以及長期運行穩定性差等不足，嚴重制約了該技術的應用及發展，因此對金屬氧化物半導體傳感器進行深入的研究具有十分重要的價值和意義。
　　 本文通過對金屬氧化半導

2、體傳感器特性及氣敏機理的分析，結合納米技術對傳感器性能的影響，提出采用Sel-gel法制備摻雜總量為5％的Pd、Pt、Rh、Ir的SnO2和未摻雜的SnO2超細粉體，通過X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)進行了表征，結果表明制備的粉體為納米級顆粒，且粒徑小，分散性好。
　　 結合實驗室氣體檢測平臺研究了采用燒結陶瓷工藝制作的SnO2氣敏元件對變壓器油中溶解的CH4，C2H6，C2H4，C2H2，H2，CO六種主要故

3、障特征氣體的檢測特性。結果表明：摻雜元件比未摻雜元件的氣體檢測特性都有顯著提高。其中摻雜元件在4V加熱電壓時對甲烷表現出最大靈敏度，在4.5V時對乙炔和乙烯出現最大靈敏度，乙烷、氫氣和一氧化碳在5V時表現出了最大靈敏度，而未摻雜元件僅在5V時對六種氣體的靈敏度表現稍好，其他加熱電壓下都很差，但是其值仍然很低。摻雜元件對六種氣體表現出較好的選擇性，其中在4V時對甲烷的選擇性很高，在4.5V時對乙炔、乙烯和乙烷烷表現出了一定選擇性，在5V時

4、對六種氣體的選擇性不明顯，而未摻雜元件在選擇性上并未表現一定的規律性。摻雜元件的線性度都普遍較好，而未摻雜元件的線性度表現并不穩定，相差較大。摻雜元件的響應一恢復時間比未摻雜元件的有明顯縮短。摻雜元件的分辨力除甲烷、乙烷、乙烯比標準值稍高以外，其余的三種氣體最低檢測值都低于標準值，體現了較好的分辨力，而未摻雜元件的分辨力較差。重復性和長期穩定性方面摻雜元件比未摻雜元件也有顯著的改善和提高。
　　 結合氣體傳感器氣敏響應機理對制作