氣敏半導體 (GSS) 技術如何幫助您生成高精度數(shù)據(jù)

發(fā)布日期：2022-05-20 16:32 瀏覽次數(shù)：

氣敏半導體 (GSS) 技術如何幫助您生成高精度數(shù)據(jù)

氣敏半導體 (GSS) 技術是將智能測量技術應用于專有的加熱金屬氧化物半導體 (HMOS) 氣體傳感器。這項技術是 Aeroqual 獨有的，大多數(shù)測試過我們的 GSS 臭氧傳感器的獨立專家都認為該傳感器是測量低濃度臭氧的同類很佳傳感器，尤其是在 1 至 100 ppb 范圍內(nèi)。這些 GSS 傳感器始終能夠執(zhí)行類似于價格 10 倍的臭氧分析儀的性能。

以經(jīng)驗為后盾的先進傳感器技術

我們在加熱金屬氧化物傳感器方面的專業(yè)知識可以追溯到 1980 年代由大衛(wèi)威廉姆斯教授領導的英國哈威爾原子能研究中心的科學家的基礎工作。1990 年代中期，David 繼續(xù)在倫敦大學學院建立了一個氣體傳感器研究卓越中心，新西蘭人 Geoff Henshaw 博士也加入了該中心。2000 年，這兩個人憑借對 HMOS 氣體傳感科學的深入了解共同創(chuàng)立了 Aeroqual。

它是如何工作的？

HMOS 傳感器基于某些金屬氧化物在存在目標氣體時表現(xiàn)出電阻變化的特性。這種電阻變化是由于與目標氣體反應而導致表面氧物質(zhì)的損失或增加。表面氧物質(zhì)在材料中充當電子陷阱狀態(tài)，因此它們的濃度控制材料的電阻率。如果氧化物是 n 型，則 CO 等還原性氣體會導致表面氧的損失、導帶電子的增加和電阻的降低。O3 等氧化性氣體會導致相反的行為。對于p型金屬氧化物，對目標氣體的電阻變化與n型相反。氣體濃度和電阻變化之間存在明確的關系，這導致目標氣體濃度的測量。由于導致金屬氧化物電阻變化的氣體反應發(fā)生在表面，因此表面積和孔隙率等材料參數(shù)有助于整體氣體敏感性。

優(yōu)化傳感器設計

為了針對特定氣體優(yōu)化 GSS 傳感器，需要控制許多元素：

金屬氧化物傳感層的組成

傳感層微觀結構、厚度、表面積和孔隙率

傳感器工作溫度和流量

傳感器封裝材料與設計

詢問電壓

控制軟件和算法

線性化和校準過程

要達到很高水平，必須掌握以上所有內(nèi)容。這就解釋了為什么許多制造 HMOS 傳感器的公司難以與 Aeroqual 的 GSS 傳感器所展示的性能相匹配。

獲得接近參考的結果

Aeroqual GSS 傳感器由沉積在氧化鋁芯片上的高度多孔的金屬氧化物傳感器層組成。專有氧化物材料是使用潔凈室制造實踐配制和沉積的。氧化鋁因其高熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性而被選為基礎陶瓷。用于電阻測量的金電極在氧化物/芯片界面進行光刻（見下圖）。鉑微加熱器也沉積在芯片的下側，以將傳感器層加熱到目標氣體的正確溫度。鉑金加熱器提供非常精確的溫度控制。優(yōu)化氧化物的成分和微觀結構、其厚度和其工作溫度，以很大限度地提高選擇性。