电阻型半导体气敏传感器的结构

气敏传感器通常由气敏元件、加热器和封装体等三部分组成。气敏元件从制造工艺来分,有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。它们的典型结构如图4-20所示。

图4-20(a)为烧结型气敏器件。这类器件以SnO₂半导体材料为基体,将铂电极和加热丝埋入SnO₂SnO₂材料中,用加热、加压、温度为700~900℃的制陶工艺烧结成形,因此被称为半导体导磁,简称半导瓷。半导资内的晶体直径为1μm左右,晶粒的大小对电阻有一定影响,但对气体检测灵敏度则无很大的影响。烧结型器件制作方法简单,器件寿命长。但由于烧结不充分,器件机械强度不高,电极材料较贵重,电性能一致性较差,应用受到一定限制。

图4-20(b)为薄膜型气敏器件。采用薰发或溅射工艺,在石英基片上形成氧化物半导体薄膜(其厚度约在100×10^-9m以下)。这种器件特性好,但器件间性能差异较大。

图4-20(c)为厚膜型气敏器件。这种器件是将SnO,或ZnO等材料与3%~15%(重量)的硅凝胶混合制成能印刷的厚膜胶,把厚膜胶用丝网印刷到装有铂电极的Al₂O₃或SiO₂等绝缘基片上,再经400~800℃的温度烧结1h制成。由于这种工艺制成的元件离散度小、机械强度高,适合大批量生产,所以是一种很有前途的器件。