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结构型TiO2氧传感器的制备及其电路设计
资料介绍
氧气传感器早已广泛的应用于环境监测、生命科学、工业控制和日常生活等各个领域。本文中应用的TiO2是一种宽禁带半导体材料,具有良好的敏感特性。即可作为多种传感器材料,也可以用于检测包括O2、CO、H2等在内的多种气体。
本课题在总结国内外氧气传感器的研究成果及发展现状的基础之上,对TiO2氧气传感器的测试原理及参数设计进行了分析,创新地提出了传感器的制备部分采用PN结型结构。在此结构中,TiO2薄膜由于氧的吸附作用而产生的载流子在PN结的反向偏压作用下与PN结两侧中性区的载流子产生复合后转变为外围电路的电流,通过测量电流的变化可以间接得到薄膜阻值的变化情况。以PN结作为传感器衬底的设计有效地缩短了TiO2薄膜中因氧吸附而产生的载流子输运距离,有效地减小了敏感膜中载流子的简单复合,提高了薄膜的敏感特性。同时,为了克服温度对测量结果的影响,本设计传感器在薄膜制备上分为两部分即TiO2敏感膜部分与SiO2对比膜部分。传感器输出为两部分差值,故此有效地抵偿了温度的影响,使得输出结果更为准确。后续电路处理部分主要将放大处理后的浓度信号进行采样保持,找到当前氧气浓度的最大值后,经过A／D转换器转换成单片机所能识别的数字信号,最终通过12864液晶进行显示。
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