半導(dǎo)體傳感器之所以選用低維度納米氧化鎢顆粒來作為敏感材料,是因?yàn)樵擃w粒具有純度高、比表面積大、粒徑小、分布均勻、表面干凈、松裝密度低、易于分散、氣體敏感性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。更通俗地說,相對(duì)于傳統(tǒng)的氣體敏感材料而言,使用納米WO3顆粒制造的氣敏材料的響應(yīng)速度更快、選擇性能更好,且對(duì)生態(tài)環(huán)境更為友好,所以適合用來檢測(cè)酒精和二氧化氮等氣體。
半導(dǎo)體氣體傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件電阻值發(fā)生變化而制成的,是氣體傳感器中常用的一種類型,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、化工、電子、電力、機(jī)床、石油等多個(gè)領(lǐng)域中。
其工作原理是:當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài),在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時(shí),被吸附的分子會(huì)在物體表面自由擴(kuò)散,失去運(yùn)動(dòng)的能量,一部分分子被蒸發(fā)掉,另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解吸附在物體表面。當(dāng)半導(dǎo)體的功函數(shù)小于吸附分子的親和力,則吸附分子將從器件奪走電子而變成負(fù)離子吸附;如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能,吸附分子將向器件釋放出電子,而形成正離子吸附。當(dāng)氧化型氣體吸附到n型半導(dǎo)體,還原性氣體吸附到p型半導(dǎo)體上時(shí),將使半導(dǎo)體載流子減少,而使電阻增大。
納米氧化鎢是一種n型半導(dǎo)體材料,所以常用來吸附氧化型氣體,如氧氣、二氧化氮、一氧化氮等。