气敏半导体 (GSS) 技术如何帮助您生成高精度数据

时间:2022-05-20 16:32 作者:小编 分享到:

气敏半导体 (GSS) 技术如何帮助您生成高精度数据

气敏半导体 (GSS) 技术是将智能测量技术应用于专有的加热金属氧化物半导体 (HMOS) 气体传感器。这项技术是 Aeroqual 独有的,大多数测试过我们的 GSS 臭氧传感器的独立专家都认为该传感器是测量低浓度臭氧的同类最佳传感器,尤其是在 1 至 100 ppb 范围内。这些 GSS 传感器始终能够执行类似于价格 10 倍的臭氧分析仪的性能。

以经验为后盾的先进传感器技术

我们在加热金属氧化物传感器方面的专业知识可以追溯到 1980 年代由大卫威廉姆斯教授领导的英国哈威尔原子能研究中心的科学家的基础工作。1990 年代中期,David 继续在伦敦大学学院建立了一个气体传感器研究卓越中心,新西兰人 Geoff Henshaw 博士也加入了该中心。2000 年,这两个人凭借对 HMOS 气体传感科学的深入了解共同创立了 Aeroqual。

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它是如何工作的?

HMOS 传感器基于某些金属氧化物在存在目标气体时表现出电阻变化的特性。这种电阻变化是由于与目标气体反应而导致表面氧物质的损失或增加。表面氧物质在材料中充当电子陷阱状态,因此它们的浓度控制材料的电阻率。如果氧化物是 n 型,则 CO 等还原性气体会导致表面氧的损失、导带电子的增加和电阻的降低。O3 等氧化性气体会导致相反的行为。对于p型金属氧化物,对目标气体的电阻变化与n型相反。气体浓度和电阻变化之间存在明确的关系,这导致目标气体浓度的测量。由于导致金属氧化物电阻变化的气体反应发生在表面,因此表面积和孔隙率等材料参数有助于整体气体敏感性。

优化传感器设计

为了针对特定气体优化 GSS 传感器,需要控制许多元素:

金属氧化物传感层的组成

传感层微观结构、厚度、表面积和孔隙率

传感器工作温度和流量

传感器封装材料与设计

询问电压

控制软件和算法

线性化和校准过程

要达到最高水平,必须掌握以上所有内容。这就解释了为什么许多制造 HMOS 传感器的公司难以与 Aeroqual 的 GSS 传感器所展示的性能相匹配。

获得接近参考的结果

Aeroqual GSS 传感器由沉积在氧化铝芯片上的高度多孔的金属氧化物传感器层组成。专有氧化物材料是使用洁净室制造实践配制和沉积的。氧化铝因其高热稳定性和电稳定性而被选为基础陶瓷。用于电阻测量的金电极在氧化物/芯片界面进行光刻(见下图)。铂微加热器也沉积在芯片的下侧,以将传感器层加热到目标气体的正确温度。铂金加热器提供非常精确的温度控制。优化氧化物的成分和微观结构、其厚度和其工作温度,以最大限度地提高选择性。

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HMOS 传感器的操作方法对于实现高性能也至关重要。GSS 技术包括精确调整传感器温度和样品流量,以保持传感器稳定性并降低交叉灵敏度(其他 HMOS 传感器的一个重要问题)。GSS 包装设计采用了用于 ppb 级气体测量和流量控制元件的低放气材料。

Aeroqual 的 GSS 技术是超过 25 年材料研究完善成分和优化传感器驱动算法的结晶。正是这种对理解和应用基本科学原理的承诺使Aeroqual 产品能够在可接受的价格。


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