Газочувствительные характеристики маломощных полупроводниковых газовых сенсоров при воздействии СО и H2

Abstract

В связи с жёсткими требованиями по определению концентрации газов в рабочей среде является актуальной разработка полупроводниковых сенсоров для обеспечения оперативного реагирования и безопасности персонала в промышленных и бытовых помещениях. Целью работы являлось исследование газочувствительных и динамических характеристик высокочувствительных маломощных сенсоров, изготовленных на тонких нанопористых подложках с газочувствительными слоями из полупроводниковых оксидов металлов. В этой связи разработана конструкция полупроводникового газового сенсора на подложке из анодного оксида алюминия. Изготовлены датчики с газочувствительными слоями из полупроводниковых оксидов металлов, полученных методом осаждения из водных растворов с последующим отжигом, на основе In2O3+Ga2O3, In2O3+SnO2 и SnO2+Pd, нанесённых на измерительные электроды сенсоров. Проведённые исследования газочувствительных характеристик показали, что максимальной чувствительностью, около 85 %, и высоким быстродействием к воздействию 10 ppm H2 при 410 ºС обладают сенсоры с плёнками из SnO2 с добавлением наночастиц Pd. Наибольшая чувствительность сенсора – 250 % при воздействии 10 ppm CO и температуре 220 ºС достигнута при использовании In2O3+SnO2 , время срабатывания τ90 составило 5 с, тогда как чувствительность In2O3+Ga2O3 и SnO2+Pd была на уровне 30–50 % при 410–420 ºС. Меньшую чувствительность к воздействию водорода показали полупроводниковые оксиды металлов In2O3+Ga2O3 (70 % при 420 ºС) и In2O3+SnO2 (30 % при 250 ºС) при времени срабатывания τ90 = 20 с. Подаваемая мощность на нагреватели сенсоров во всех режимах измерений составляла 28–60 мВт. Полупроводниковые газовые сенсоры с низким энергопотреблением могут быть использованы при разработке систем, обеспечивающих контроль концентрации оксида углерода в рабочей зоне, а также обнаружения ранних стадий возгорания.