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气体传感器及其分类综述1.1气体传感器的分类气体传感器可将气体中有用的信息转换为电信号，并将其传至计算机中进行数据处理。目前，广泛使用的气体传感器包括电化学气体传感器，接触燃烧式气体传感器、光学式气体传感器和半导体式气体传感器。上述几种不同类型的气体传感器及其性能的比较如表1-1所示[3]。半导体式气体传感器在灵敏度、精确性、响应时间、成本及稳定性等方面相对较好，且半导体式气体传感器的响应为光谱响应模式，可以检测多种气体[4]，包括NO2。而电化学式气体传感器稳定性较差、寿命较短，一般约为1年；接触燃烧式气体传感器使用范围较窄，只能检测可燃性气体，如氢气、甲烷等，不能检测NO2；红外吸收式气体传感器价格偏高，不适用于日常生活和一般的工业生产。因此，综合灵敏度、精确性、成本、响应时间及稳定性等方面考虑，半导体式气体传感器适合进行高性能NO2气体传感器的研究。表1-1不同类型的气体传感器性能的比较[3]参数气体传感器类型半导体式催化燃烧式电化学式红外吸收式灵敏度优良良优精确性良良良优续表1-1参数气体传感器类型半导体式催化燃烧式电化学式红外吸收式选择性中差良优响应时间优良中中稳定性良良差良耐久性良良中优成本优优良中便携性优良中差1.2气体传感器主要性能参数 气体传感器的性能主要由其响应、灵敏度、稳定性和响应-恢复时间表征。响应：复合薄膜的响应定义为薄膜空气中的电阻与暴露在气体后电阻之差相对于薄膜空气中电阻的变化率，，其中Rgas是暴露于NO2气体后的电阻，R0是暴露于NO2气体前的电阻。灵敏度：灵敏度定义为薄膜响应(Res)与气体浓度(Cgas)之间拟合线的斜率，，其中Cgas是NO2气体的浓度。稳定性：稳定性是指气体传感器的性能是否可以在长时间内保持稳定，具体来说是指，传感器在一段时间内分析相同检测量时，产生相同输出信号的能力。测试环境的湿度、温度等因素都会对测试结果产生影响，需控制这些变量在每次测试时都基本相同。响应-恢复时间：响应时间定义为通入NO2气体后，薄膜电阻R0变化至R0±△R×90%所需要的时间；恢复时间定义为撤掉NO2气体后，电阻从R0±△R×90%变化至R0±△R×10%所需要的时间，1.3半导体式气敏传感器性能的影响因素N.Yamazoe等人[5]基于SnO2基传感器构建的氧化物半导体气体传感器的基本理论框架被大多数学者所接受，他从敏感材料设计方面入手，提出了决定灵敏度的三个关键因素：敏感材料的识别功能、转换功能以及效用因子[6]，如图1-4所示。识别功能是指敏感材料表面与目标气体相互作用的能力，主要是通过二者之间的化学反应或者敏感材料对气体的吸附来实现，因此敏感材料的表面性质会影响其识别能力。因此，一般通过改变敏感材料的微观形貌或者对其进行表面修饰来提高其识别能力。转换功能是指敏感材料表面的化学反应（功函数变化）引起的信号转换为电信号的能力，主要与敏感材料的载流子迁移率和界面势垒高度等因素有关。效用因子是指敏感材料与气体发生相互作用后的电阻变化占敏感材料电阻的比例，与

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