Аналіз напівпровідникових сенсорів сучасних газоаналізаторів

Наталя Вікторівна Дейнеко

Анотація


В роботі розглядаються твердотільні газові сенсори, які є складовою сучасного газоаналізатора. За принципом функціонування газові сенсори розділені на кілька основних категорій: електрохімічні, термохімічні (термокаталітичні), масочутливі оптичні та напівпровідникові. Наведено переваги використання напівпровідникових сенсорів на основі оксидів. Проведено аналіз напівпровідникових сенсорів для сучасних газоаналізаторів, в основі якого лежить залежність чутливості сенсора від вмісту шкідливого або небезпечного газу, що міститься в повітрі, в обмеженому просторі. 


Ключові слова


система моніторингу; газоаналізатор; напівпровідниковий сенсор; оксид металу; чутливість сенсора; газові домішки.

Повний текст:

PDF

Посилання


DBN V.2.5-76:2014. Avtomatyzovani systemy rannoho vyiavlennia zahrozy vynyknennia nadzvychainykh sytuatsiy ta opovishchennia naselennia (2014). Derzhavni Budivelni Normy.

Kobrinsky, V., Fradkin, E., Lumelsky, V., Rothschild, A., Komem, Y., Lifshitz, Y. (2010). Tunable gas sensing properties of p- and n-doped ZnO thin films. Sensors and Actuators B: Chemical, 148 (2), 379–387. doi: 10.1016/j.snb.2010.05.025

Petpov, V. V., Nazapova, T. N., Kopylova, N. F., Zabluda, O. V., Kisilev, I., Bpuns, M. (2010). Issledovanie fiziko-himicheskih i elektrofizicheskih svoystv, gazochuvstvitel'nyh hapaktepistik nanokompozitnyh plenok sostava SiO2-SnOX-CuOY. Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, 8, 15–21.

Petrov, V. V., Nazarova, T. N., Korolev, A. N., Kozakov, A. T., Plugotarenko, N. K. (2005). Formirovanie tonkih gazochuvstvitel'nyh oksidnyh plenok smeshannogo sostava, legirovannyh serebrom. Fizika i himiya obrabotki materialov, 3, 58–62.

Al'-Hadrami, I. S., Korolev, A. N., Semenistaya, T. V., Nazarova, T. N., Petrov, V. V. (2008). Issledovanie gazochuvstvitel'nyh svoystv med'soderzhashchego poliakrilonitrila. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Elektronika, 1, 20–25.

Himicheskie sensory. ZAO «Ekologicheskie sensory i sistemy». Available at: http://www.eksis.ru/

Peregud, E. A., Byhovskaya, M. S., Gernet, E. V. (1970). Bystrye metody opredeleniya vrednyh veshchestv v vozduhe. Moscow: Izd-vo «Himiya», 142.

Litovchenko, V. G., Gorbanyuk, T. I., Efremov, A. A., Evtukh, A. A., Schipanski, D. (1999). Investigation of MIS gas sensitive structures with Pd and Pd/Cu metal layers. Sensors and Actuators A: Physical, 74 (1-3), 233–236. doi: 10.1016/s0924-4247(98)00314-8

Tang, D. L., Wang, Y., Guo, F., Zhao, D. (2005). Optical H2S Gas sensor based on spectrum-absorption. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 23, 458–460.

Seiyama, T., Kato, A., Fujiishi, K., Nagatani, M. (1962). A New Detector for Gaseous Components Using Semiconductive Thin Films. Analytical Chemistry, 34 (11), 1502–1503. doi: 10.1021/ac60191a001

Liao, L., Lu, H. B., Li, J. C., He, H., Wang, D. F., Fu, D. J. et. al. (2007). Size Dependence of Gas Sensitivity of ZnO Nanorods. The Journal of Physical Chemistry C, 111 (5), 1900–1903. doi: 10.1021/jp065963k

Choi, Y.-J., Hwang, I.-S., Park, J.-G., Choi, K. J., Park, J.-H., Lee, J.-H. (2008). Novel fabrication of an SnO2 nanowire gas sensor with high sensitivity. Nanotechnology, 19 (9), 095508. doi: 10.1088/0957-4484/19/9/095508

Rout, C. S., Kulkarni, G. U., Rao, C. N. R. (2007). Room temperature hydrogen and hydrocarbon sensors based on single nanowires of metal oxides. Journal of Physics D: Applied Physics, 40 (9), 2777–2782. doi: 10.1088/0022-3727/40/9/016

Gou, X., Wang, G., Yang, J., Park, J., Wexler, D. (2008). Chemical synthesis, characterisation and gas sensing performance of copper oxide nanoribbons. Journal of Materials Chemistry, 18 (9), 965. doi: 10.1039/b716745h

Hao, Q., Li, L., Yin, X., Liu, S., Li, Q., Wang, T. (2011). Anomalous conductivity-type transition sensing behaviors of n-type porous α-Fe2O3 nanostructures toward H2S. Materials Science and Engineering: B, 176 (7), 600–605. doi: 10.1016/j.mseb.2011.02.002

Zheng, W., Lu, X., Wang, W., Li, Z., Zhang, H., Wang, Y., Wang, Z., Wang, C. (2009). A highly sensitive and fast-responding sensor based on electrospun In2O3 nanofibers. Sensors and Actuators B: Chemical, 142 (1), 61–65. doi: 10.1016/j.snb.2009.07.031

Guo, Z., Li, M., Liu, J. (2008). Highly porous CdO nanowires: preparation based on hydroxy- and carbonate-containing cadmium compound precursor nanowires, gas sensing and optical properties. Nanotechnology, 19 (24), 245611. doi: 10.1088/0957-4484/19/24/245611

Liu, Z., Yamazaki, T., Shen, Y., Kikuta, T., Nakatani, N., Kawabata, T. (2007). Room temperature gas sensing of p-type TeO2 nanowires. Applied Physics Letters, 90 (17), 173119. doi: 10.1063/1.2732818

Rahmani, M. B., Keshmiri, S. H., Yu, J., Sadek, A. Z., Al-Mashat, L., Moafi, A. et. al. (2010). Gas sensing properties of thermally evaporated lamellar MoO3. Sensors and Actuators B: Chemical, 145 (1), 13–19. doi: 10.1016/j.snb.2009.11.007


Пристатейна бібліографія ГОСТ


ДБН В.2.5-76:2014. Автоматизовані системи раннього виявлення загрози виникнення надзвичайних ситуацій та оповіщення населення [Tекст]. – Державні Будівельні Норми, 2014.

Kobrinsky, V. Tunable gas sensing properties of p- and n-doped ZnO thin films [Text] / V. Kobrinsky, E. Fradkin, V. Lumelsky, A. Rothschild, Y. Komem, Y. Lifshitz // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2010. – Vol. 148, Issue 2. – P. 379–387. doi: 10.1016/j.snb.2010.05.025 

Петpов, В. В. Исследование физико-химических и электрофизических свойств, газочувствительных хаpактеpистик нанокомпозитных пленок состава SiO2-SnOX-CuOY [Tекст] / В. В. Петpов, Т. Н. Назаpова, Н. Ф. Копылова, О. В. Заблуда, И. Кисилев, М. Бpунс // Нано- и микросистемная техника. – 2010. – № 8. – С. 15–21.

Петров, В. В. Формирование тонких газочувствительных оксидных пленок смешанного состава, легированных серебром [Tекст] / В. В. Петров, Т. Н. Назарова, А. Н. Королев, А. Т. Козаков, Н. К. Плуготаренко // Физика и химия обработки материалов. – 2005. – № 3. – С. 58–62.

Аль-Хадрами, И. С. Иccледование газочувствительных свойств медьсодержащего полиакрилонитрила [Tекст] / И. С. Аль-Хадрами, А. Н. Королев, Т. В. Семенистая, Т. Н. Назарова, В. В. Петров // Известия высших учебных заведений. Электроника. – 2008. – № 1. – С. 20–25.

Химические сенсоры [Электронный ресурс]. – ЗАО «Экологические сенсоры и системы». – Режим доступа: http://www.eksis.ru/

Перегуд, Е. А. Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе [Tекст] / Е. А. Перегуд, М. С. Быховская, Е. В. Гернет. – 2-е изд., доп. и испр. – Москва: Изд-во «Химия», 1970. – 142 с.

Litovchenko, V. G. Investigation of MIS gas sensitive structures with Pd and Pd/Cu metal layers [Text] / V. G. Litovchenko, T. I. Gorbanyuk, A. A. Efremov, A. A. Evtukh, D. Schipanski // Sensors and Actuators A: Physical. – 1999. – Vol. 74, Issue 1-3. – P. 233–236. doi: 10.1016/s0924-4247(98)00314-8 

Tang, D. L. Optical H2S Gas sensor based on spectrum-absorption [Text] / D. L. Tang, Y. Wang, F. Guo, D. Zhao // Chinese Journal of Sensors and Actuators. – 2005. – Vol. 23. – P. 458–460.

Seiyama, T. A New Detector for Gaseous Components Using Semiconductive Thin Films [Text] / T. Seiyama, A. Kato, K. Fujiishi, M. Nagatani // Analytical Chemistry. – 1962. – Vol. 34, Issue 11. – P. 1502–1503. doi: 10.1021/ac60191a001 

Liao, L. Size Dependence of Gas Sensitivity of ZnO Nanorods [Text] / L. Liao, H. B. Lu, J. C. Li, H. He, D. F. Wang, D. J. Fu et. al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – Vol. 111, Issue 5. – P. 1900–1903. doi: 10.1021/jp065963k 

Choi, Y.-J. Novel fabrication of an SnO2 nanowire gas sensor with high sensitivity [Text] / Y.-J. Choi, I.-S. Hwang, J.-G. Park, K. J. Choi, J.-H. Park, J.-H. Lee // Nanotechnology. – 2008. – Vol. 19, Issue 9. – P. 095508. doi: 10.1088/0957-4484/19/9/095508 

Rout, C. S. Room temperature hydrogen and hydrocarbon sensors based on single nanowires of metal oxides [Text] / C. S. Rout, G. U. Kulkarni, C. N. R. Rao // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2007. – Vol. 40, Issue 9. – P. 2777–2782. doi: 10.1088/0022-3727/40/9/016 

Gou, X. Chemical synthesis, characterisation and gas sensing performance of copper oxide nanoribbons [Text] / X. Gou, G. Wang, J. Yang, J. Park, D. Wexler // Journal of Materials Chemistry. – 2008. – Vol. 18, Issue 9. – P. 965. doi: 10.1039/b716745h 

Hao, Q. Anomalous conductivity-type transition sensing behaviors of n-type porous α-Fe2O3 nanostructures toward H2S [Text] / Q. Hao, L. Li, X. Yin, S. Liu, Q. Li, T. Wang // Materials Science and Engineering: B. – 2011. – Vol. 176, Issue 7. – P. 600–605. doi: 10.1016/j.mseb.2011.02.002 

Zheng, W. A highly sensitive and fast-responding sensor based on electrospun In2O3 nanofibers [Text] / W. Zheng, X. Lu, W. Wang, Z. Li, H. Zhang, Y. Wang, Z. Wang, C. Wang // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2009. – Vol. 142, Issue 1. – P. 61–65. doi: 10.1016/j.snb.2009.07.031 

Guo, Z. Highly porous CdO nanowires: preparation based on hydroxy- and carbonate-containing cadmium compound precursor nanowires, gas sensing and optical properties [Text] / Z. Guo, M. Li, J. Liu // Nanotechnology. – 2008. – Vol. 19, Issue 24. – P. 245611. doi: 10.1088/0957-4484/19/24/245611 

Liu, Z. Room temperature gas sensing of p-type TeO2 nanowires [Text] / Z. Liu, T. Yamazaki, Y. Shen, T. Kikuta, N. Nakatani, T. Kawabata // Applied Physics Letters. – 2007. – Vol. 90, Issue 17. – P. 173119. doi: 10.1063/1.2732818 

Rahmani, M. B. Gas sensing properties of thermally evaporated lamellar MoO3 [Text] / M. B. Rahmani, S. H. Keshmiri, J. Yu, A. Z. Sadek, L. Al-Mashat, A. Moafi et. al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2010. – Vol. 145, Issue 1. – P. 13–19. doi: 10.1016/j.snb.2009.11.007 







Copyright (c) 2017 Наталя Вікторівна Дейнеко

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 2411-2828 (Online), ISSN 2411-2798 (Print)