SnO2薄膜氣敏器件因具有良好的穩(wěn)定性、能在較低的溫度下工作、檢驗氣體種類多、工藝成熟等優(yōu)點,是目前的主流產(chǎn)品。此外,F(xiàn)e2O3也是目前廣泛應(yīng)用和研究的材料。除了傳統(tǒng)的SnO、SnO2和Fe2O3三大類外,目前又研究開發(fā)了一批新型材料,包括單一金屬氧物材料、復(fù)合金屬氧物材料以及混合金屬氧物材料。這些新型材料的研究和開發(fā),大大提高了氣體傳感器的特性和應(yīng)用范圍。
按質(zhì)量計算,在SnO2中加入3~5%的ThO2,5%的Sm2.在600℃的H2氣氛中燒結(jié),制成厚膜器件,工作溫度為400℃。則可作為CO檢測器件。上圖右圖是燒結(jié)溫度為600℃時氣敏器件的特性。可看出,工作溫度在170~200℃范圍內(nèi),對H2的靈敏度曲線呈拋物線,而對CO改變工作溫度則影響不大,因此,利用器件這一特性可以檢測H2。而燒結(jié)溫度為400℃制成的器件,工作溫度為200℃時,對H2、CO的靈敏度曲線形狀都近似呈直線,但對CO的靈敏度要高得多,可以制成對CO敏感的氣體傳感器。
氣敏二極管的特性曲線左移可以看作二極管導(dǎo)通電壓發(fā)生改變,這一特性如果發(fā)生在場效應(yīng)管的柵極,將使場效應(yīng)管的閾值電壓UT改變。利用這一原理可以制成MOSFET型氣敏器件。 氫氣敏MOSFET是一種最典型的氣敏器件,它用金屬鈀(Pd)制成鈀柵。在含有氫氣的氣氛中,由于鈀的催作用,氫氣分子分解成氫原子擴散到鈀與二氧硅的界面,最終導(dǎo)致MOSFET的閾值電壓UT發(fā)生變。使用時常將柵漏短接,可以MOSFET工作在飽和區(qū),此時的漏極電流ID=β(UGS—UT)2,利用這一電路可以測出氫氣的濃度。