气敏传感器半导体介绍(半导体气敏传感器有哪几种类型)

海潮机械 2022-12-21 02:51 编辑:admin 101阅读

1. 半导体气敏传感器有哪几种类型

一、按用途

压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

二、按原理

振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

三、按输出信号

模拟传感器:将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器:将被测量的非电学量转换成数字输出信号。

膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出。

开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

2. 半导体气体传感器分为哪两种

答:半导体气体是指半导体工业用的气体统称电子气体。

按其门类可分为纯气,高纯气和半导体特殊材料气体三大类。特殊材料气体主要用于外延,掺杂和蚀刻工艺;高纯气体主要用作稀释气和运载气。

1.常用半导体气体的分类

a.腐蚀性/毒性:HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3等。b.可燃性:H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO等。c.助燃性:O2、Cl2、N2O、NF3等。4.惰性:N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、He等。

2.半导体常见气体的用途

a.硅烷(SiH4):有毒。硅烷在半导体工业中主要用于制作高纯多晶硅、通过气相淀积制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料、以及离子注入源和激光介质等,还可用于制作太阳能电池、光导纤维和光电传感器等。

b.锗烷(GeH4):剧毒。金属锗是一种良好的半导体材料,锗烷在电子工业中。主要用于化学气相淀积,形成各种不同的硅锗合金用于电子元器件的制造。

c.磷烷(PH3):剧毒。主要用于硅烷外延的掺杂剂,磷扩散的杂质源。同时也用于多晶硅化学气相淀积、外延GaP材料、离子注入工艺、化合物半导体的MOCVD工艺、磷硅玻璃(PSG) 钝化膜制备等工艺中。

d.砷烷(AsH3):剧毒。主要用于外延和离子注入工艺中的n型掺杂剂。

e.氢化锑(SbH3):剧毒。用作制造n型硅半导体时的气相掺杂剂。

f.乙硼烷(B2H6):窒息臭味的剧毒气体。硼烷是气态杂质源、离子注入和硼掺杂氧化扩散的掺杂剂,它也曾作为高能燃料用于火箭和导弹的燃料。

g.三氟化硼(BF3):有毒,极强刺激性。主要用作P型掺杂剂、离子注入源和等离子刻蚀气体。

h.三氟化氮(NF3):毒性较强。主要用于化学气相淀积(CVD) 装置的清洗。三氟化氮可以单独或与其它气体组合,用作等离子体工艺的蚀刻气体,例如, NF3、NF3/Ar、NF3/He用于硅化合物MoSi2的蚀刻; NF3/CC14、 NF3/HC1既用于MoSi2的蚀刻,也用于NbSi2的蚀刻。

3.半导体工业常用的混合气体

a.外延(生长)混合气:在半导体工业中,在仔细选择的衬底上选用化学气相淀积的方法,生长一层或多层材料所用的气体叫作外延气体。常用的硅外延气体有二氯二氢硅、四氯化硅和硅烷等。主要用于外延硅淀积、氧化硅膜淀积、氮化硅膜淀积,太阳能电池和其它光感受器的非晶硅膜淀积等。外延是一种单晶材料淀积并生长在衬底表面上的过程。

b.化学气相淀积(CVD)用混合气:CVD是利用挥发性化合物,通过气相化学反应淀积某种单质和化合物的一种方法,即应用气相化学反应的一种成膜方法。依据成膜种类,使用的化学气相淀积(CVD)气体也不同。

c.掺杂混合气:在半导体器件和集成电路制造中,将某些杂质掺入半导体材料内,使材料具有所需要的导电类型和一定的电阻率,以制造电阻、PN结、埋层等。掺杂工艺所用的气体称为掺杂气体。主要包括砷烷、磷烷、三氟化磷、五氟化磷、三氟化砷、五氟化砷、三氟化硼、乙硼烷等。通常将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气)在源柜中混合,混合后气流连续注入扩散炉内并环绕晶片四周,在晶片表面沉积上掺杂剂,进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅。

d.蚀刻混合气:蚀刻就是将基片上无光刻胶掩蔽的加工表面(如金属膜、氧化硅膜等)蚀刻掉,而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来,以便在基片表面上获得所需要的成像图形。蚀刻方法有湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻。干法化学蚀刻所用气体称为蚀刻气体。蚀刻气体通常多为氟化物气体(卤化物类),例如四氟化碳、三氟化氮、三氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。

4.半导体气体管道控制系统

半导体气体很多是对人体有害。特别是其中有些气体如SiH4的自燃性,只要一泄漏就会与空气中的氧气起剧烈反应,开始燃烧;还有AsH3的剧毒性,任何些微的泄漏都可能造成人员生命的危害,也就是因为这些显而易见的危险,所以对于系统设计安全性的要求就特别高。

a.大规模供气系统

大规模供气系统主要针对大规模量产的8-12英寸(1英寸=25.4毫米) 超大规模集成电路厂,100MW以上的太阳能电池生产线,发光二极管的磊晶工序线、5代以上液晶显示器工厂、光纤、硅材料外延生产线等行业。它们的投资规模巨大,采用最先进的工艺制程设备,用气需求量大,对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出最严格的要求。

b.常规供气系统

常规供气系统主要应用于4-6英寸 大规模集成电路厂,50MW以下的太阳能电池生产线,发光二极管的芯片工序线以及其它用气量中等规模的电子行业。它们的投资规模中等,生产线可能是二手设备,对气体纯度控制的要求不苛刻,系统配备在满足安全的前提下尽量简单,节省投资。

c.简单供气系统

简单供气系统主要针对4英寸及以下半导体芯片厂、半导体材料的科研机构等。它们的制程简单,通常不需要连续性供气,对气体供应系统的投资预算低,生产和管理人员欠缺安全意识。

5.半导体气体传感器

半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器,是最常见的气体传感器,广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置,适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。在一定的温度条件下,被测气体到达半导体敏感材料表面时将与其表面吸附的氧发生化学反应,并导致半导体敏感材料电阻发生变化,其电阻变化率与被测气体浓度呈指数关系,通过测量电阻的变化即可测得气体浓度。单支半导体气体传感器通过选择性催化、物理或化学分离等方式在已知环境中可以实现对气体的有限识别。大规模半导体气体传感器阵列可以实现对未知环境中气体种类的精确识别。

6.半导体工业中特种气体的应用

特种气体是光电子、微电子等领域,特别是超大规模集成电路、液晶显示器件、非晶硅薄膜太阳能电池、半导体发光器件和半导体材料制造过程不可缺少的基硅性支撑源材料。它的纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率,并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性。

3. 半导体气敏传感器有哪几种类型?

气敏传感器是测量气体,湿敏传感器测量空气湿度,气敏传感器相当于人类5大感觉器官的嗅觉,湿敏传感器相当于人类5大感觉器官的触觉,自然有所不同。

MQN气敏电阻用来还原气体,例如:酒精,甲烷,一氧化碳等; 如果有问题可以追问或者私信我。

4. 半导体气敏传感器有哪几种类型图片

1.离子式烟雾传感器

该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感,离子式烟雾传感器是一种技术先进,工作稳定可靠的传感器,被广泛运用到各消防报警系统中,性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

2.光电式烟雾传感器

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫,安装有红外对管,无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光,当烟尘进入光学迷宫时,通过折射、反射,接收管接收到红外光,智能报警电路判断是否超过阈值,如果超过发出警报。

光电感烟探测器可分为减光式和散射光式,分述如下:

(1) 减光式光电烟雾探测器

该探测器的检测室内装有发光器件及受光器件。在正常情况下,受光器件接收到发光器件发出的一定光量;而在有烟雾时,发光器件的发射光到受到烟雾的遮挡,使受光器件接收的光量减少,光电流降低,探测器发出报警信号。

(2) 散射光式光电烟雾探测器

该探测器的检测室内也装有发光器件和受光器件。在正常情况下,受光器件是接收不到发光器件发出的光的,因而不产生光电流。在发生火灾时,当烟雾进入检测室时,由于烟粒子的作用,使发光器件发射的光产生漫射,这种漫射光被受光器件接收,使受光器件的阻抗发生变化,产生光电流,从而实现了烟雾信号转变为电信号的功能,探测器收到信号然后判断是否需要发出报警信号。

两种传感器的比较

离子烟雾报警器对微小的烟雾粒子的感应要灵敏一些,对各种烟能均衡响应;而前向式光电烟雾报警器对稍大的烟雾粒子的感应较灵敏,对灰烟、黑烟响应差些。当发生熊熊大火时,空气中烟雾的微小粒子较多,而闷烧的时候,空气中稍大的烟雾粒子会多一些。如果火灾发生后,产生了大量的烟雾的微小粒子,离子烟雾报警器会比光电烟雾报警器先报警。这两种烟雾报警器时间间隔不大,但是这类火灾的蔓延极快,此类场所建议安装离子烟雾报警器较好。另一类闷烧火灾发生后,产生了大量的稍大的烟雾粒子,光电烟雾报警器会比离子烟雾报警器先报警,这类场所建议安装光电烟雾报警器。

3.气敏式烟雾传感器

气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等,其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有:一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂(R11、R12)的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。

它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息,从而可以进行检测、监控、报警;还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。

其中气敏传感器有以下几种类型:

(1)可燃性气体气敏元件传感器, 包含各种烷类和有机蒸气类(VOC)气体, 大量应用于抽油烟机、泄漏报警器和空气清新机; ( 2)一氧化碳气敏元件传感器, 一氧化碳气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃烧检测报警; (3)氧传感器, 氧传感器应用很广泛, 在环保、医疗、冶金、交通等领域需求量很大; (4)毒性气体传感器,主要用于检测烟气、尾气、废气等环境污染气体。

气敏式烟雾传感器的典型型号有MQ-2气体传感器。该传感器常用于家庭和工厂的气体泄漏装置,适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。

气敏式烟雾传感器与离子式烟雾传感器的比较

火灾烟雾是由气、液、固体微粒群组成的混合物,具有体积、质量、温度、电荷等物理特性。离子型烟雾探测器是通过相当于烟敏电阻的电离室引起的电压变化来感知烟雾粒子的微电流变化装置。当烟雾粒子进入电离室,改变了电离室空气的电离状态,从而宏观表现为电离室的等效电阻增加引起电离室两端的电压增大,由此来确定空气中的烟雾状况。而气敏式传感器是探测空气中某些可燃气体的成分,所以在火灾探测方面,气敏式传感器性能并不如离子式传感器。探测空气中可燃气体的含量。有效地探测煤气、液化石油气、然气、一氧化碳等多种可燃性气体的微量泄漏。适用于石油、化工、煤炭、电力、冶金、电子等工业企业,以及煤气厂、液化石油气站、氢气站等生产和贮存可燃性气体的场所。

5. 半导体气敏元件有哪两种

半导体气敏传感器有多种分类方法,主要一种是将其分为两类—电导控制型气敏传感器和电压控制气敏传感器。

其中电导控制型一般以金属氧化物半导体材料如SnO、ZnO、FeO系为基体,加入合适的催化金属和添加剂,采用烧结、厚膜或薄膜工艺制成。

6. 简述半导体气敏传感器的分类及其基本工作原理

生活中常见的气敏传感器如:

1、测饮酒者呼气中酒精量的传感器;

2、测量汽车空燃比的氧气传感器;

3、家庭和工厂用的煤气泄漏传感器;

4、用作预防建筑材料着火产生有毒气体的传感器;

5、下水道坑内的沼气警报器。

半导体气敏传感器的应用

由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及成本低等优点,所以得到了广泛应用。按照用途、可分为检测仪、报警仪、自动控制仪器和测试仪器等几种类型。

7. 电阻型半导体气敏传感器由什么组成

可燃气体报警器的核心是气体传感器,半导体式可燃气体报警器采用的就是半导体传感器,这种传感器的优点是检测灵敏度更高,结合精密温度传感器能够智能补偿气敏元器件的参数漂移,工作稳定。它在工作状态时,遇到可燃气体,半导体电阻下降,下降值与可燃气体浓度有对应关系。在安装报警器的时候我们会先预设报警值,当环境中的可燃气体达到预设的报警值时,气体报警器便会发出声光报警。同时还可以输出信号联动外围设备(比如抽油烟机、电磁阀等)。

  现目前,报警器越来越趋向于智能化,当家中燃气发生气体泄漏,即便自己不在家中,报警器同样可以启动联动装置,自行开启抽油烟机排出泄漏气体,关闭电磁阀阻断燃气泄漏;还可以以短信方式提醒到你;可以说像是家中安装了一个专管报警器的智能机器人。