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基于霍耳效应的气敏传感器的研制

林金阳  
【摘要】: 据知,霍耳效应中输出的霍耳电动势除了跟输入的电流强度、磁场强度及输出电极的间距有关外,还与霍耳系数成正比。而霍耳系数取决于半导体材料中电子浓度和空穴浓度的相对大小及其迁移率之比。当我们把半导体材料涂敷到基片上,并引出相应的电极,由于气敏材料对个别气体有选择的吸附特性从而改变了材料中的电子浓度,也就引起了霍耳系数的相应变化,输出的霍耳电动势也跟着变化,就制成了基于霍耳效应的气敏传感器。 本文主要介绍材料的制备和元件的结构设计。在材料制备方面,我们使用了一种新的WO_3粉末制备方法:采用气相反应法,以纯钨丝为原料,获得了WO_3纳米气敏材料。根据霍耳效应的原理,我们提出气敏传感器的一种新结构,又以上述方法制得的WO_3纳米粉末为基材制作成元件,这种新型的元件由于不需要加热装置,整个结构相当简单,又由于输出的霍耳电动势为直流电压,这对于信号的放大和处理相当方便。在实验中对NO_2气体进行检测,结果表明,当NO_2浓度为40×10-6时,传感器的灵敏度可达3.2,响应时间约36s,恢复时间约为45s,并且灵敏度随NO_2浓度而变化。因此,利用霍耳效应来探测气体是一条可行的新思路。


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