[發明專利]一種基于氣敏膜-電極界面電阻信號的氣體傳感器

有效

• 申請號: 202010346070.8
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111413375B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 張順平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本發明屬于氣敏傳感器相關技術領域，其公開了一種基于氣敏膜?電極界面電阻信號的氣體傳感器，傳感器包括基底、測溫電極、加熱電極及多個氣敏組件，所述測溫電極、所述加熱電極及多個所述氣敏組件間隔設置在所述基底上；所述氣敏組件包括至少三個測量電極及氣敏膜，至少三個所述測量電極對稱設置；至少三個所述測量電極間隔設置在所述基底上，所述氣敏膜設置在所述基底上，且覆蓋至少三個所述測量電極。本發明可以提供更多且更均勻的活性位點分布，可進一步增強傳感器對氣體的選擇性；氣敏膜?測量電極接觸界面易于調控，能夠從器件層面增強對氣體的選擇性；且氣敏膜?測量電極接觸電阻信號不易受到氣敏膜顆粒生長的影響，長期穩定性好。

技術領域

本發明屬于氣敏傳感器相關技術領域，更具體地，涉及一種基于氣敏膜-電極界面電阻信號的氣體傳感器。

背景技術

隨著經濟發展和科技的進步，人們對美好生活的需求日漸增長，環境保護逐漸受到重視，在所有評估環境的指標中，空氣質量無疑是非常重要的一項。近年來，空氣質量形勢不容樂觀，這主要是因為工業生產會產生有毒有害的廢氣，它們大都沒有經過處理就直接排放到大氣中，造成一系列的環境問題。解決這些問題的關鍵是一種能夠監測這些有毒有害氣體的技術，因此氣體傳感技術應運而生，它在工業領域有著重要的用途以及巨大的需求。

氣體傳感器作為此技術的產物，近年來得到了迅猛的發展。目前，商用的氣體傳感器主要分為金屬氧化物(MOX)傳感器、催化燃燒式傳感器、電化學式傳感器等。這其中，氣體傳感器由于其低功耗、低價格、可微型化等諸多優點得到最為廣泛的應用。但是MOX傳感器也存在一些不足之處，主要體現在：(1)金屬氧化物氣敏膜活性差，表面催化活性點分布不均，因而對氣體的敏感性較差；(2)傳感器在高溫工作的時候，金屬氧化物顆粒會長大，燒結頸變粗，導致導電通道改變，從而引起電阻變化，這種電阻變化在低濃度氣氛檢測時會造成致命的影響。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于氣敏膜-電極界面電阻信號的氣體傳感器，所述傳感器的同一個敏感材料氣敏膜覆蓋至少三個材料不同、但幾何結構對稱的測量電極；由于測量電極的結構對稱性，相鄰的測量電極之間的電阻值僅因為氣敏膜-電極接觸界面不同而產生差異；通過獲取相鄰的測量電極之間的電阻差異，可以獲取氣敏膜-電極界面電阻信號，上述氣敏膜-電極接觸界面屬于異質界面，且測量電極可以提供更多且更均勻的活性位點分布，可有效增強傳感器的敏感性和穩定性。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于氣敏膜-電極界面電阻信號的氣體傳感器，所述傳感器包括基底、測溫電極、加熱電極及多個氣敏組件，所述測溫電極、所述加熱電極及多個所述氣敏組件間隔設置在所述基底上；

所述氣敏組件包括至少三個測量電極及氣敏膜，至少三個所述測量電極對稱設置，即至少三個所述測量電極設置成一個對稱結構；至少三個所述測量電極間隔設置在所述基底上，所述氣敏膜設置在所述基底上，且覆蓋至少三個所述測量電極；所述氣體傳感器通過獲取相鄰兩個測量電極之間的電阻差異來獲取氣敏膜-電極界面的電阻信號。

進一步地，所述氣體傳感器通過獲取相鄰兩個測量電極之間的電阻差異來獲取氣敏膜-電極界面的電阻信號；所述加熱電極用于外接電源，以對所述氣體傳感器進行加熱，使得所述氣體傳感器維持在預定工作溫度。

進一步地，所述測溫電極用于獲取實時溫度值，以對所述氣體傳感器的工作溫度進行調節。

進一步地，所述基底的材料為陶瓷、硅及玻璃中的任一種，所述加熱電極及所述測溫電極的材料均為鉑金屬。

進一步地，所述基底的厚度為0.01mm～0.5mm。

進一步地，所述測量電極的數量為三個，三個所述測量電極分別為測量電極1、測量電極2及測量電極3。