Bài thuyết trình Ứng dụng của màng hóa làm dụng cụ cảm biến khí giới thiệu tới các bạn về định nghĩa, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, một số đặc trưng cơ bản của cảm biến, độ nhạy, tính lọc lựa khí, các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy khí.
ỨNG DỤNG CỦA MÀNG HÓA LÀM DỤNG CỤ CẢM BIẾN KHÍ HV: VŨ THU HIỀN ĐỊNH NGHĨA • Cảm biến thiết bị nhận tín hiệu kích thích từ đối tượng chuyển thành tín hiệu điện • Tính chất quan trọng vật liệu cảm biến bán dẫn, thay đổi tính chất điện tiếp xúc với khí cần dùng Input Signal Output Signal Sensor CẤU TẠO • Bao gồm màng oxit bán dẫn phủ đế chịu nhiệt thủy tinh kim loại, hai điện cực để thu nhận tín hiệu thay đổi điện trở khí tiếp xúc với màng oxit bán dẫn NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG (cơ chế dò khí bề mặt) • Hấp phụ khuếch tán phân tử khí bề mặt oxit bán dẫn • Phản ứng phân tử khí dò phân tử bị hấp phụ hóa học bề mặt cảm biến Sự hấp phụ dẫn đến việc hình thành vùng nghèo điện tích gần bề mặt làm tăng khả dò khí cảm biến MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA CẢM BIẾN • Độ nhạy • Tính lọc lựa khí • Thời gian đáp ứng/thời gian hồi phục ĐỘ NHẠY • Độ nhạy tỉ lệ điện trở mẫu đo khơng khí với điện trở mơi trường có khí Ra Rg • Đối với khí khử Ra Rg : S Ra • Đối với khí oxi hóa Ra Rg: Ra : điện trở cảm biến khơng có khí dò Rg : điện trở cảm biến có khí dò S Rg Ra Ra TÍNH LỌC LỰA KHÍ Độ nhạy màng SnO2/Pt theo nhiệt độ khí CO, CH , C4 H10 , H , C2 H 5OH (a)Màng Sn:Pt tạo phương pháp chùm điện tử (b) (b) màng Sn)2:Pt tạo phương pháp phún xạ magnetron phản ứng CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘ NHẠY KHÍ • Nhiệt độ • Cấu trúc màng xếp chặt cấu trúc màng xốp • Kích thước hạt • Sự pha tạp, vai trò chất xúc tác NHIỆT ĐỘ CẤU TRÚC MÀNG XẾP CHẶT R1 R2 R1 P R2 , R1 ? R2 R12 R2 R Rc R2 R1 R2 Vậy: độ nhạy màng thay đổi khơng thay đổi CẤU TRÚC MÀNG XỐP R Rc Rgi , Rgi ? Rc R Rgi Vậy: điện trở cấu trúc xốp lớn Do dộ nhạy màng có cấu trúc xốp cao màng có cấu trúc xếp chặt KÍCH THƯỚC HẠT eVs • Phương trình Arrchenius: exp kbT eVs : rào hai hạt kề 0 : hệ số dẫn khối khí eN DW eVs 2 e Ns eVs 2 N D ... S Ra • Đối với khí oxi hóa Ra Rg: Ra : điện trở cảm biến khơng có khí dò Rg : điện trở cảm biến có khí dò S Rg Ra Ra TÍNH LỌC LỰA KHÍ Độ nhạy màng SnO2/Pt theo nhiệt độ khí CO, CH , C4... tử khí bề mặt oxit bán dẫn • Phản ứng phân tử khí dò phân tử bị hấp phụ hóa học bề mặt cảm biến Sự hấp phụ dẫn đến việc hình thành vùng nghèo điện tích gần bề mặt làm tăng khả dò khí cảm biến. .. CƠ BẢN CỦA CẢM BIẾN • Độ nhạy • Tính lọc lựa khí • Thời gian đáp ứng/ thời gian hồi phục ĐỘ NHẠY • Độ nhạy tỉ lệ điện trở mẫu đo khơng khí với điện trở mơi trường có khí Ra Rg • Đối với khí khử