氣敏半導(dǎo)體 (GSS) 技術(shù)如何幫助您生成高精度數(shù)據(jù)

氣敏半導(dǎo)體 (GSS) 技術(shù)是將智能測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于專有的加熱金屬氧化物半導(dǎo)體 (HMOS) 氣體傳感器。這項(xiàng)技術(shù)是 Aeroqual 獨(dú)有的，大多數(shù)測(cè)試過我們的 GSS 臭氧傳感器的獨(dú)立專家都認(rèn)為該傳感器是測(cè)量低濃度臭氧的同類很佳傳感器，尤其是在 1 至 100 ppb 范圍內(nèi)。這些 GSS 傳感器始終能夠執(zhí)行類似于價(jià)格 10 倍的臭氧分析儀的性能。

以經(jīng)驗(yàn)為后盾的先進(jìn)傳感器技術(shù)

我們?cè)诩訜峤饘傺趸飩鞲衅鞣矫娴膶I(yè)知識(shí)可以追溯到 1980 年代由大衛(wèi)威廉姆斯教授領(lǐng)導(dǎo)的英國(guó)哈威爾原子能研究中心的科學(xué)家的基礎(chǔ)工作。1990 年代中期，David 繼續(xù)在倫敦大學(xué)學(xué)院建立了一個(gè)氣體傳感器研究卓越中心，新西蘭人 Geoff Henshaw 博士也加入了該中心。2000 年，這兩個(gè)人憑借對(duì) HMOS 氣體傳感科學(xué)的深入了解共同創(chuàng)立了 Aeroqual。

它是如何工作的？

HMOS 傳感器基于某些金屬氧化物在存在目標(biāo)氣體時(shí)表現(xiàn)出電阻變化的特性。這種電阻變化是由于與目標(biāo)氣體反應(yīng)而導(dǎo)致表面氧物質(zhì)的損失或增加。表面氧物質(zhì)在材料中充當(dāng)電子陷阱狀態(tài)，因此它們的濃度控制材料的電阻率。如果氧化物是 n 型，則 CO 等還原性氣體會(huì)導(dǎo)致表面氧的損失、導(dǎo)帶電子的增加和電阻的降低。O3 等氧化性氣體會(huì)導(dǎo)致相反的行為。對(duì)于p型金屬氧化物，對(duì)目標(biāo)氣體的電阻變化與n型相反。氣體濃度和電阻變化之間存在明確的關(guān)系，這導(dǎo)致目標(biāo)氣體濃度的測(cè)量。由于導(dǎo)致金屬氧化物電阻變化的氣體反應(yīng)發(fā)生在表面，因此表面積和孔隙率等材料參數(shù)有助于整體氣體敏感性。

優(yōu)化傳感器設(shè)計(jì)

為了針對(duì)特定氣體優(yōu)化 GSS 傳感器，需要控制許多元素：

金屬氧化物傳感層的組成

傳感層微觀結(jié)構(gòu)、厚度、表面積和孔隙率

傳感器工作溫度和流量

傳感器封裝材料與設(shè)計(jì)

詢問電壓

控制軟件和算法

線性化和校準(zhǔn)過程

要達(dá)到很高水平，必須掌握以上所有內(nèi)容。這就解釋了為什么許多制造 HMOS 傳感器的公司難以與 Aeroqual 的 GSS 傳感器所展示的性能相匹配。

獲得接近參考的結(jié)果

Aeroqual GSS 傳感器由沉積在氧化鋁芯片上的高度多孔的金屬氧化物傳感器層組成。專有氧化物材料是使用潔凈室制造實(shí)踐配制和沉積的。氧化鋁因其高熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性而被選為基礎(chǔ)陶瓷。用于電阻測(cè)量的金電極在氧化物/芯片界面進(jìn)行光刻（見下圖）。鉑微加熱器也沉積在芯片的下側(cè)，以將傳感器層加熱到目標(biāo)氣體的正確溫度。鉑金加熱器提供非常精確的溫度控制。優(yōu)化氧化物的成分和微觀結(jié)構(gòu)、其厚度和其工作溫度，以很大限度地提高選擇性。

HMOS 傳感器的操作方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能也至關(guān)重要。GSS 技術(shù)包括精確調(diào)整傳感器溫度和樣品流量，以保持傳感器穩(wěn)定性并降低交叉靈敏度（其他 HMOS 傳感器的一個(gè)重要問題）。GSS 包裝設(shè)計(jì)采用了用于 ppb 級(jí)氣體測(cè)量和流量控制元件的低放氣材料。

Aeroqual 的 GSS 技術(shù)是超過 25 年材料研究完善成分和優(yōu)化傳感器驅(qū)動(dòng)算法的結(jié)晶。正是這種對(duì)理解和應(yīng)用基本科學(xué)原理的承諾使Aeroqual 產(chǎn)品能夠在可接受的價(jià)格。