一種新型的半導體氣敏器件的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于半導體領域，尤其涉及一種新型的半導體氣敏器件。
【背景技術(shù)】
[0002]半導體氣敏傳感器是利用半導體氣敏元件同氣體接觸后，造成半導體性質(zhì)的變化來檢測特定氣體的成分或者測量其濃度。
[0003]半導體氣敏傳感器大體上可以分為電阻式和非電阻式兩類。電阻式半導體氣敏倍感器是利用氣敏半導體材料，如氧化錫(Sn02)、氧化錳(Mn02)等金用氧化物制成敏感元件，當它們吸收了可燃氣體的煙霧，如氫、一氧化碳、烷、醚、醉、苯以及天然氣等時，會發(fā)生還原反應，放出熱量，使元件溫度相應增高，電阻發(fā)生變化。利用半導體材料的這種待性，將氣體的成分和濃度變換成電信號，進行監(jiān)測和報警。
[0004]氣體與人類的日常生活密切相關(guān)，對氣體的檢測已經(jīng)是保護和改善生態(tài)居住環(huán)境不可缺少手段，氣敏傳感器發(fā)揮著極其重要的作用。例如生活環(huán)境中的一氧化碳濃度達0.8?1.15ml/L時，就會出現(xiàn)呼吸急促，脈搏加快，甚至暈厥等狀態(tài)，達1.84ml/L時則有在幾分鐘內(nèi)死亡的危險，因此對一氧化碳檢測必須快而準。如利用Sn02金屬氧化物半導體氣敏材料，通過顆粒超微細化和摻雜工藝制備Sn02納米顆粒，并以此為基體摻雜一定催化劑，經(jīng)適當燒結(jié)工藝進行表面修飾，制成旁熱式燒結(jié)型CO敏感元件，能夠探測0.005%?0.5%范圍的CO氣體。此外，還有許多易爆可燃氣體、酒精氣體、汽車尾氣等有毒氣體的探測均用到半導體氣敏傳感器。因為半導體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應快、穩(wěn)定性好、使用簡單的特點，應用極其廣泛。
[0005]目前常見的半導體氣敏元件主要有2種類型:一種是直熱式燒結(jié)球型，元件由螺旋狀加熱絲和測量電極滲入到金屬氧化物內(nèi)后燒結(jié)而成，工作溫度較低，加熱功率小，結(jié)構(gòu)簡單；另一種是旁熱式厚膜瓷管型，元件以A1203陶瓷管為管芯，加熱線圈則插入絕緣管內(nèi)，管外涂梳狀電極作為測量極，兩端焊上Pt絲作為電極引腳，瓷管外壁金電極外涂覆氣敏材料，經(jīng)高溫燒結(jié)成器件，這種結(jié)構(gòu)可以有效的避免測量極與加熱部分的互相干擾，但是具有功耗大，加熱溫度不好測量等缺點。
[0006]目前，不論是旁熱式的還是直熱式的氣敏元件，均在加熱的反應溫度重復差的問題，因為反應的溫度與施加的電壓、加熱絲的粗細、加熱絲纏繞的圈數(shù)、加熱絲纏繞的緊湊型、加熱絲纏繞的直徑等因素相關(guān)，存在重復性比較差的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述問題本實用新型提供了一種新型的半導體氣敏器件。本實用新型中的測量部分和加熱部分均設在陶瓷管的表面，實現(xiàn)了一體化，具有可靠性高的優(yōu)點且本實用新型所消耗的功耗比旁熱式半導體元件更低。
[0008]為達到上述技術(shù)效果，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0009]—種新型的半導體氣敏器件，包括陶瓷管，所述陶瓷管為圓柱形；陶瓷管底部設有電極引線；陶瓷管外側(cè)面中部設有加熱環(huán)；陶瓷管外側(cè)面兩端設有測量電極；加熱環(huán)外部設有絕緣層；測量電極的部分外表面和絕緣層上涂有氣敏漿料。
[0010]進一步的改進，所述絕緣層的厚度為50nm。
[0011 ] 進一步的改進，所述陶瓷管連接在底座上，底座上設有金屬外殼，金屬外殼頂部設有不銹鋼網(wǎng)，所述不銹鋼網(wǎng)為雙層不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)的網(wǎng)口大小為100目。
[0012]本實用新型的優(yōu)點:
[0013]1、解決了氣敏器件加熱溫度定量問題，目前不管是直熱式的還是旁熱式的半導體器件，均是通過加熱絲纏繞而成，其加熱溫度是由兩端施加電壓、纏繞圈數(shù)及其直徑等因素決定的，存在不確定性，本實用新型通過在半導體工藝，直接在陶瓷管上制備加熱圈，可以精確的獲得其電阻等參數(shù)，也可以精確的獲取不同電壓下下溫度值。
[0014]2、降低了功耗，本實用新型是以陶瓷管為基底，直接在其管表面制備加熱圈，同時在加熱圈上，鍍一層50nm左右的絕緣層，敏感材料則直接涂覆于絕緣層和部分測量電極上，相比旁熱式加熱，可以降低功耗。
[0015]3、測量部分與加熱一體化、集成化，增加了器件的可靠性。
【附圖說明】
[0016]圖1氣敏器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2氣敏器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次示意圖；
[0018]圖3氣敏器件外部示意圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例
[0020]如圖1-3所示的一種新型的半導體氣敏器件，包括陶瓷管1，所述陶瓷管I為圓柱形；陶瓷管I底部設有電極引線9 ;陶瓷管I外側(cè)面中部設有加熱環(huán)2 ;陶瓷管I外側(cè)面兩端設有測量電極4 ;加熱環(huán)2外部設有絕緣層3 ;測量電極4的部分外表面和絕緣層3上涂有氣敏漿料5。所述絕緣層3的厚度為50nm。所述陶瓷管I連接在底座7上，底座7上設有金屬外殼8，金屬外殼8頂部設有不銹鋼網(wǎng)6，所述不銹鋼網(wǎng)6為雙層不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)6的網(wǎng)口大小為100目。
[0021]本實用新型將加熱極與測量極置于陶瓷管的同一表面上，提高了器件的整體性和可靠性。通過微電子技術(shù)將銀漿加熱極取代原來加熱絲，不但可以精確的測量反應的溫度，也因為是直熱式，可以降低功耗。而且該器件結(jié)構(gòu)在重復性上遠勝于其他的器件結(jié)構(gòu)。
[0022]以上實例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想；同時，對于本領域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。
【主權(quán)項】
1.一種新型的半導體氣敏器件，包括陶瓷管(I)，其特征在于，所述陶瓷管(I)為圓柱形；陶瓷管⑴底部設有電極引線(9);陶瓷管⑴外側(cè)面中部設有加熱環(huán)⑵；陶瓷管(I)外側(cè)面兩端設有測量電極⑷；加熱環(huán)⑵外部設有絕緣層⑶；測量電極⑷的部分外表面和絕緣層(3)上涂有氣敏漿料(5)。2.如權(quán)利要求1所述的新型的半導體氣敏器件，其特征在于，所述絕緣層(3)的厚度為50nmo3.如權(quán)利要求1所述的新型的半導體氣敏器件，其特征在于，所述陶瓷管(I)連接在底座(7)上，底座(7)上設有金屬外殼(8)，金屬外殼(8)頂部設有不銹鋼網(wǎng)(6)，所述不銹鋼網(wǎng)(6)為雙層不銹鋼網(wǎng)，不銹鋼網(wǎng)(6)的網(wǎng)口大小為100目。
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型的半導體氣敏器件，包括陶瓷管，所述陶瓷管為圓柱形；陶瓷管底部設有電極引線；陶瓷管外側(cè)面中部設有加熱環(huán)；陶瓷管外側(cè)面兩端設有測量電極；加熱環(huán)外部設有絕緣層；測量電極的部分外表面和絕緣層上涂有氣敏漿料。本實用新型中的測量部分和加熱部分均設在陶瓷管的表面，實現(xiàn)了一體化，具有可靠性高的優(yōu)點且本實用新型所消耗的功耗比旁熱式半導體元件更低。
【IPC分類】G01N27/02
【公開號】CN204832093
【申請?zhí)枴緾N201520400983
【發(fā)明人】林金陽, 陳知新, 張國成, 吳忠強, 謝文明, 陳樂
【申請人】福建工程學院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月11日