n+n组合结构半导体丙酮气敏元件研究2005年第24卷第7期传感器技术(JournalofTransducerTechnology)41n+n组合结构半导体丙酮气敬元件研究杨留方，谢永安,赵鹤云•，赵怀志(1•昆明理工大学材料与冶金工程学院，云南昆明650093;2.玉溪师范学院物理与教育技术系，云南玉溪653100;3.云南大学佐波传感技术研究中心，云南昆明650091;4.昆明贵金属研究所.云南昆明650221)摘要:n+n组合结构半导体气敏元件是基于气敏元件互补反馈原理的一-种新结构半导体气敏元件.该元件是由2种传导类型相同的敏感体A和B构成,A和B都是n型半导体材料.理论分析表明:当敏感体A和B满足一定条件时，该元件具有高的选择性，同时，还具有好的热稳定性和高的灵敏度•通过试验，获得了性能较好的n+n组合结构丙酮气敏元件.关键词:气敏元件;n+n组合结构;选择性;热稳定性;灵敏度;丙酮:TN304文献标识码:A:1000—9787(2005)07—0041—03StudyOnn+ncombinedstructuresemiconductoracetonegassensingelementYANGI激u.fang.XIEYong.an,ZHAOHe.yun,ZHAOHuai.zhi(l.FacultyofMaterialandMetallurgyEngin,KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650o93,China;2.DeptofPhysandEducationalTech,YuxiNormalCoHege,Yuxi653100,China;3.SabaTransducfionTechResCenter,YunnanUniversity,Kunming650o91,China;4.InstituteofPreciousMetals,Kunming650221,China)Abstract:n+nstructuresemiconductorgassensingelementbasedonthecompensation一〜edbackprincipleisanewtypegassensingelement.ThesensingelementiscomposedoftwosensitivematerialsAandBwhoseconductivetypesarethesame.ThematerialsAandBarealln-typematerials.Theresultsanalyzedfromatheoreticalviewpointshowthatthesensingelementhashigherselectivity,betterthermal-stabilityandhighsensitivitywhenthematerialsAandBsatisfycertainconditions-Throughtestingthecharacteristicsofthecombinedstructuresemiconductorgassensingelement,theperfectn+ncombinedstructureacetonegassensingelementiSfabricated.Keywords:gassensingelement;n+ncombinedstructure;selectiv让y;thenmo—stability;sensitivity;acetone0引言气敏元件是气体检测，泄漏报警，控制装置的核心元件•改善气皱元件性能，提高其选择性一直是气墩元件研究的目标之一•目前，提高半导体电阻式气敏元件的选择性的方法主要有:(1)添加催化剂，提高气敏材料的活性；(2)材料超微粒化;(3)寻找新的敏感特性好的材料;(4)在表面涂一层特定材料，过滤掉干扰气体”.但这些方法是单纯依靠材料本身來提高气皱元件的选择性，在技术上是有一定难度和限度的•为解决此问题，采用气敏元件的互补反馈原理以及实现该原理的元件结构，即组合型收稿日期:2005—03〜21基金项目:云南省科技厅中13国际合作项目(95E007)半导体气皱元件”J.基于这种原理的新型元件是由2种传导类型相同的敏感体A和B构成,A和B都是n型半导体材料・n+n型元件由于互补作用，可使选择性和灵敏度大大改善，在一定条件下,还可显示出好的热稳定性.ln+n组合结构半导体气敏元件原理图1为现行结构气敏元件的原理图,为工作电压，为元件加热电压，为输出信号电压・R•为固定电阻器，其阻值不随气体浓度而变，仅有气敏元件电阻R随待测气体浓度而变.若将R变为对气体敏感的敏感体B,则其阻值月将随气体浓度的变化而变化.2个敏感体A,B42传感器技术第24卷满足一定条件时，可大大改善整体气敏元件的性能•新型n+n结构气敏元件的结构原理如图2所示•敏感体A,B都为n型半导体陶瓷，敏感体A对待测气体比较敏感而对干扰气体不太敏感,敏感体B对待测气体不太敏感而对干扰气体较敏感.加热电压图1现行结构气敏元件的原理图Fig1Principlediagramofconstructionofgassensingelement加热电压压图2n+n型结构气敏元件原理图Fig2Principlediagramofconstructionofn+ncombinedstructuregassensingelement1.1元件的灵皱度n+n型半导体气敏元件的灵敏度定义为卢二，⑴式中为元件在清净空气中的输岀信号电压,V;V为接触待测气体后的输出信号电压,V.2个敏感体在还原性气体中的灵皱...