CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. Cảm biến khí dạng độ dẫn điện
1.3.1. Cấu tạo và phân loại cảm biến
Cảm biến khí dạng độ dẫn điện trên cơ sở vật liệu bán dẫn đƣợc nghiên cứu rộng rãi và mạnh mẽ. Cảm biến dạng này có rất nhiều ƣu điểm nổi trội nhƣ: độ nhạy khí cao, phát hiện khí trong vùng nồng độ thấp (có thể đến cỡ ppb), tính chất nhạy khí phong phú và cấu tạo đơn giản [13,24,50,51,81,85,86]. Chính những ƣu điểm này mà cảm biến dạng độ dẫn thích hợp cho việc đo đạc, phân tích nhanh nồng độ các khí oxy hóa/khử trong môi trƣờng không khí [52,59].
Cấu tạo của cảm biến độ dẫn điện khá đơn giản bao gồm: Lớp nhạy khí là lớp oxit kim loại dƣới dạng màng mỏng, màng dày, dạng khối; Điện cực thƣờng đƣợc chọn thiết kế là các kim loại có tính chất bền nhiệt và bền hóa học nhƣ Pt, Au, Ag, Ni, Pd, v.v.; Bếp vi nhiệt thƣờng đƣợc tích hợp trên cùng linh kiện cảm biến. Bếp vi nhiệt tạo vùng nhiệt độ hoạt động cho cảm biến. Vật liệu đƣợc chọn làm bếp vi nhiệt nhƣ Pt, Ni, hoặc hợp kim Ni-Cr, v.v.; Đế là các chất điện môi, một số loại đế nhƣ Al2O3, Si-SiO2. Đế dùng cố định điện cực, lớp nhạy khí và bếp vi nhiệt. Đế có thể ở dạng phẳng, dạng trụ, v.v. Hình 1.10 là cấu hình cơ bản của cảm biến khí độ dẫn điện dạng mặt phẳng, bếp vi nhiệt và lớp màng nhạy khí ở hai mặt khác nhau của đế.
Hình 1.10: Cấu tạo sơ đồ tương đương của cảm biến khí dạng độ dẫn điện.
Từ mô hình trên hình 1.10 có thể phân loại độ dẫn của cảm biến phụ thuộc vào hai yếu tố: độ dẫn của lớp màng nhạy khí và sự thay đổi rào thế tiếp xúc điện cực - bán dẫn (tiếp xúc Schottky).