第十章化学传感器课件.ppt

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1、第十章化学传感器,第十章 化学传感器,第一节 电化学测量基础第二节 离子选择电极第三节 气敏电极第四节 离子敏场效应管第五节 半导体陶瓷气敏传感器第六节 半导体陶瓷湿度传感器,第十章化学传感器第十章 化学传感器第一节 电化学测量基,第十章化学传感器,包括两部分内容：电化学传感器和半导体气、湿敏传感器。原理：化学传感器是对化学物质敏感而且能将其量转变成电学信号的器件。特点：1、电化学传感器不仅能监测离子而且能测定溶解在生理液体中各种气体的含量，如血液中氧和二氧化碳的含量。2、传感器结构简单，取样少、测定快、灵敏度高。3、随着半导体集成技术的发展，使传感器得以微型化，能在体内或刺入细胞内进行测量。

2、4、在与计算机结合，可使传感器智能化。5、电化学传感器的电极又是酶、免疫、微生物传感器等的主要部件。气、湿敏传感器主要用于环境监测。,第十章化学传感器 包括两部分内容：电化学传感器,第十章化学传感器,主要应用,第十章化学传感器主要应用,第十章化学传感器,第一节 电化学测量基础一、电位型电化学传感器 电位型电化学传感器是在电极和溶液界面上可逆地发生电极反应时把被测化学物质量转变为电位信号的测定器件。在平衡条件下，被测的化学物质量与电极电位的关系符合能斯特(Nernst)方程：e=a+blgC,第十章化学传感器 第一节 电化学测量基础,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,2、电流

3、型电化学传感器 在外加电压下在电极上发生电化学反应的电池称为电解电池。电解电池有两种方法测量溶液中的离子浓度。一种是测量电流的，则为伏安法测量系统，其中测量扩散电流的称为极谱法；另一种是测量电量。,第十章化学传感器2、电流型电化学传感器,第十章化学传感器,3、电导型电化学传感 电导(S)是电阻(R)的倒数，以西门子(Siemens)为单位。在两个电极之间电解质溶液的电导可用下式表示：S1RAKd 为避免电极的双电层充电、以及其他与直流电流有关现象的产生，通常采用交流电源测量溶液的电导。,第十章化学传感器3、电导型电化学传感,第十章化学传感器,4、电极的种类 电化学传感器最重要的敏感器件是电化学

4、电极。根据电极在电化学传感器中所起的作用不同，可将电极分为四类。(1)参比电极：在测量电极电位时用作基准电位的电极称为参比电极。标准氢电极是一级标准的参比电极。为制作和使用方便，常用银氯化银电极和甘汞电极作为参比电极。,第十章化学传感器4、电极的种类,第十章化学传感器,(2)指示电极：根据电极电位的大小能指示出溶液中物质含量的电极称为指示电极。属于此类电极的有离子选择电极和一些用金属或非金属构成的电极，如铜、金、铂、碳、石墨等电极。(3)工作电极和辅助电极：有些物质的测定，需在电极上加一定的电压使其电解，然后根据其电解电流的大小测定物质含量。为构成电学回路，需取两个电极同时插入电解池中，其中一

5、个电极是根据其电解电流的大小测定物质含量的，此电极称为工作电极而另一个电极，是为测定电流构成回路所用的电极，该电极称为辅助电极或对电极,第十章化学传感器(2)指示电极：根据电极电位,第十章化学传感器,有时需知道或控制工作电极电极电位的大小，常在电解池中插入一支参比电极，此时这个系统含有三个电极：参比电极，工作电极和辅助电极。传感器这种构成方式称为三电极系统。有时把参比电极既作辅助电极又作参比电极用，这种构成方式称为二电极系统。,第十章化学传感器 有时需知道或控制工作电极电极,第十章化学传感器,二、电化学传感器有关的基础概念 1、电解质溶液的性质(1)电离常数 将电解质溶于水中所构成的溶液称为电

6、解质溶液。以BA表示平衡时未电离的分子浓度，以A-和B+分别表示平衡时A-和B+离子浓度，根据质量作用定律，电离常数可写为：电离常数的大小是表示电解质电离能力的一个主要参数。,第十章化学传感器 二、电化学传感器有关的基础概念,第十章化学传感器,(2)活度和活度系数 在电解质溶液中，由于离子、离子与溶剂分子间的相互作用，溶液浓度不能真正代表有效浓度，因此引入活度和活度系数这个概念，浓度c和活度a之间有如下关系：a=rc 式中r称为活度系数，它是表示浓度有百分之几是有效的。通常0r1。当溶液无限稀时r1。对一一价或二二价的电解质阳离子和阴离子的活度可分别表示为：a+=r+c a-=r-c,第十章化

7、学传感器(2)活度和活度系数 在电解,第十章化学传感器,对电解质而言，正负离子总是同时存在的，目前尚无法测定单个离子的活度系数，但从实验可测定(r+r-)1/2。(r+r-)1/2是正负离子活度系数的几何平均，故将它定义为离子平均活度系数，以r表示，则 r=,第十章化学传感器 对电解质而言，正负离子总是同,第十章化学传感器,2、电化学电池(1)电极电位的产生：当将金属M浸于其离子M+的溶液中时，在金属与溶液的界面上发生反应产生电极电位。,第十章化学传感器2、电化学电池,第十章化学传感器,因为电极是良导体，所以在静电力的作用下，在电极上剩余电荷总是紧贴在电极与溶液的界面上，而在溶液中，由于离子的

8、热运动和静电力的作用，靠近电极附近的离子分布得不均匀，形成扩散双层。扩散双层包括两部分，第一部分是与电极紧密相连的紧密层d，其厚度为水化离子半径，其电位为电极电位E与电动电位之差；第二部分是扩散层，其 电位是液相中的电位差，通常称为电动电位。,第十章化学传感器 因为电极是良导体，所以在静电,第十章化学传感器,（2）能斯特方程 aA+bB+ZegG+hH,电极电位,第十章化学传感器（2）能斯特方程电极电位,第十章化学传感器,(3)电化学电池的电动势：在此所讲的电池是自发电池，就是由于电极上自发地发生氧化还原反应产生电动势的电池。,产生电池电动势的原因是电极上的氧化还原反应，而氧化还原反应的化学能

9、是通过电极转变成电能的，因此电极是个换能器。,第十章化学传感器(3)电化学电池的电动势：,第十章化学传感器,符号“”表示两相界面；“”表示盐桥。加接盐桥，可消除液接电位。此时，电池电动势E等于正极的电极电位E+与负极的电极电位E-之差：,计算电池电动势有两种方法：一种是先算出各电极的电极电位，然后按上式计算电池电动势；另一种是按总的电池反应来计算。,第十章化学传感器 符号“”表示两相界面；“”表示,第十章化学传感器,对于一个总的电池反应为：,式中E0为两个电极的标准电极电位之差，称为电池标准电动势；Z为电池反应时电子得失的数目；a为参加反应各物质的活度。,2,第十章化学传感器对于一个总的电池反

10、应为：式中,第十章化学传感器,(4)液接电位和盐桥 有些电池内部有两种溶液相互接触，则要产生相互扩散。由于正负离子扩散速度不同，在两液交界面上形成电双层，从而产生电位差，这种电位差称为液接电位或称扩散电位。1)相同溶质而浓度不同的两种溶液相接触时，如0.1molL HCl0.01molL HCl，左方HCl浓度高，因此向右扩散。因H+比C1-离子迁移速度快，所以右边带正电，左边带负电，从而产生液接电位。,第十章化学传感器(4)液接电位和盐桥,第十章化学传感器,2)两种不同溶质而浓度相同的溶液相接触时如0.lmolL，KCl0.lmolL HCl，两边C1-离子浓度相同，右边H+比左边K+迁移速

11、度快，因此左方带正电，右方带负电，从而产液接电位。3)两种溶质不同，浓度也不同的溶液相接触时，也会产生液接电位。液接电位的正负，要视两边的电解质成分和浓度而定。,第十章化学传感器 2)两种不同溶质而浓度相,第十章化学传感器,盐桥：通常液接电位的数值约为30mV。为减小此电位，通常在两液间插入一个盐桥。盐桥是由装有电解质和凝胶状琼脂的U形玻璃管所构成。盐桥所用的电解质通常是正负离子迁移速度相近的电解质如KCl、KNO3或NH4NO3等，而且盐的浓度比较高。在它与电池中两溶液接触时，盐桥溶液的离子向两边溶液扩散。因盐桥中盐的正负离子迁移速度相近，所以液接电位很小，只有几个毫伏，而且在两个新界面上产

12、生的液接电位大小相同符号相反，可以互相抵消。,第十章化学传感器 盐桥：,第十章化学传感器,3、参比电极(1)标准氢电极：标准氢电极的结构如图示。在电极瓶内装有H+，其活度等于1的盐酸溶液(1.184N HCl)，插入镀铂黑的铂片，通入压力等于1大气压的氢气。在这种条件下构成的氢电极称为标准氢电极。它的电极电位人为地规定为零。镀铂黑可增大氢气吸附面积。吸附了氢气的镀铂黑的铂片可视为一个“氢气棒”。,第十章化学传感器 3、参比电极,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,(2)甘汞电极：甘汞电极是二级标准电极，它是将Hg和Hg2Cl2 的糊状物浸入含有Cl-溶液中，插入铂导线所构成。

13、,第十章化学传感器(2)甘汞电极：甘汞电极是二,第十章化学传感器,(3)银氯化银电极：银氯化银电极是一种性能较好的参比电极。它的结构简单，只需在银丝(或银薄膜)上镀上一薄层氯化银，并浸入一定浓度KCl溶液中便可作成。,第十章化学传感器(3)银氯化银电极：,第十章化学传感器,第二节 离子选择电极 离子选择电极是一种用特殊敏感薄膜制作的，对溶液中特定离子具有选择响应的电极。离子选择电极的一个典型的例子就是pH玻璃电极，它对H+具有选择性的响应。这类电极的电极电位与特定离子的活度的对数呈线性关系，故可作为指示电极测定溶液中离子的活度。由于操作简单，测定快速，灵敏度高，重复性好，因此应用广泛。,第十章

14、化学传感器第二节 离子选择电极,第十章化学传感器,一、理论和特性 1、理论 离子选择电极通常由电极管、内参比电极、内参比液和敏感膜四个部分构成。因为敏感膜是在被测溶液和内参比溶液之间，所以在两个相界面上进行离子交换和扩散作用。达到平衡时便产生恒定的相界电位。此时膜内和膜外两个相界电位之差就是膜电位。膜电位的大小与膜内外的离子活度有关。,第十章化学传感器 一、理论和特性,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,当aMZ+(内)aMZ+(外)，而E0时，此时的膜电位称为不对称电位，其数值大小为：,阳离子选择电极电位,阴离子选择电极电位,指定离子选择电极，不对称电位是常数则有：,第十章

15、化学传感器 当aMZ+(内)aMZ+,第十章化学传感器,2、特性(1)检测极限：从离子选择电极的能斯特方程式可以看出，离子选择电极的电极电位与被测离子活度的对数呈线性关系，但实验得到的曲线是在一定范围内与被测离子活度的对数呈线性关系。,检测极限,第十章化学传感器 2、特性检测极限,第十章化学传感器,(2)选择性：一支离子选择电极可以对不同离子有不同程度的响应，因此存在干扰的问题。电极对各种离子选择性能的不同可用电位选择性系数 来表示。A表示被测离子；X表示干扰离子。,第十章化学传感器(2)选择性：一支离子选择电极,第十章化学传感器,电位选择性系数的确定方法：分别溶液法：用同一支电极分别测定被测

16、离子和干扰离子X在不同活度时的电位，画出两条EISE对lga的关系曲线，然后用等活度法或等电位法求出电位选择性系数。,等活度法：,等电位法：,第十章化学传感器电位选择性系数的确定方法：等活度法：等电,第十章化学传感器,混合溶液法：此法与上述方法不同，是将被测离子和干扰离子混合在一起，观察电极对它们的混合响应。在这种方法中也有两种确定 的方法。固定干扰法：在混合溶液中含有恒定活度的干扰离子，设其活度为ax，改变被测离子活度，测定离子选择电极在相应的离子活度溶液中的电极电位。按等电位法公式计算。,固定活度法：此法是在混合溶液中固定被测离子的活度，改变干扰离子的活度，再测定其相应的电极电位。其原理和

17、计算方法与固定干扰法相同。,第十章化学传感器 混合溶液法：此法与上述方法不,第十章化学传感器,(3)阻抗特性：离子选择电极的直流电阻与电极材料有关。玻璃电极的直流电阻约为几百兆欧，晶体膜电极约为几万欧。电阻的大小决定着测定电位时所用的放大器的输入阻抗，因此需要知道电极阻抗的数值。电极阻抗通常是通过测定电池阻抗来估算。电池的内阻是离子选择电极、电池液和参比电极三者电阻之和。因为离子选择电极的阻值远大于电池液和参比电极二者电阻之和，故可将电池的电阻近似地视为离子选择电极的电阻RISE。,第十章化学传感器(3)阻抗特性：离子选择电极,第十章化学传感器,测量时，先测出电池的电动势Ex，然后再在电池两极

18、间串接一个与电池内阻接近的电阻Re，测出Re两端电压V，则电池内阻Rx。可按下式计算：(4)响应时间：响应时间是指从电极插入溶液到电极达到平衡电位所需要的时间。国际上规定：响应时间是指电极电位到达离最终平衡电位1mv时所需的时间。一支好电极，响应时间小于1s。,第十章化学传感器 测量时，先测出电池的电动势E,第十章化学传感器,二、玻璃电极及其应用 1、响应机理 玻璃电极是由固态玻璃薄膜构成的电极。玻璃电极玻璃薄膜的组成不同，玻璃电极对离子产生选择性的响应也不同。,第十章化学传感器 二、玻璃电极及其应用,第十章化学传感器,相界电位,玻璃膜扩散电位,相界电位,第十章化学传感器相界电位玻璃膜扩散电位

19、相界电位,第十章化学传感器,2、玻璃电极的类型和结构 玻璃电极大致可分为实验室常用的和医用的两大类：(1)实验室常用的玻璃电极，其形状有多种，最常用的是球形。玻璃电极的膜电位有两种引出方法。,第十章化学传感器 2、玻璃电极的类型和结构,第十章化学传感器,一种是以AgAgCl电极作为参比电极将其插入含有一定Cl-活度的内参比液中，以便使AgAgCl电极产生恒定的电位。所用的内参比液，根据电极的种类不同而不同。pH玻璃电极常用1molL的HCl；钠电极常用0.1或1molL的NaCI；钾电极常用0.1或1molL的KCl。另一种方法是用导体直接连接，即在电极成型后使玻璃膜直接与Hg、Ag或AgCI

20、接触。这种制作方法比较牢固，内阻较高，适于室外使用。,第十章化学传感器 一种是以AgAgCl电极作,第十章化学传感器,(2)医用玻璃电极有如下几种形式：1)毛细管型：,第十章化学传感器(2)医用玻璃电极有如下几种形式：,第十章化学传感器,2)导管型：,第十章化学传感器 2)导管型：,第十章化学传感器,3)微电极型：密封式和非密封式,第十章化学传感器3)微电极型：密封式和非密封式,第十章化学传感器,3、玻璃电极的特性(1)pH玻璃电极的氢功能：所谓玻璃电极的氢功能是指玻璃电极的电极电位与溶液pH之间关系与能斯特方程符合的程度。衡量其符合程度有两个指标：一是在一定温度下所测得的电极电位是否与氢离子

21、活度aH+的对数呈线性关系；二是其斜率是否为 2.303RTF。,第十章化学传感器3、玻璃电极的特性,第十章化学传感器,(2)不对称电位：在敏感玻璃膜两侧放入组分和浓度相同的溶液，在两侧溶液中各插入一支性能相同的参比电极，两个电极之间的电位差理应为零。但实际上常存在一个电位差，此电位差称为不对称电位。其数值一般在几个毫伏到20mV左右。产生不对称电位的原因主要是因为玻璃膜内外表面性质不同造成的。此电位差可通过测量电路加以调整。,第十章化学传感器(2)不对称电位：在敏感玻璃,第十章化学传感器,(3)玻璃电极电阻：玻璃电极电阻应包括玻璃膜内阻和电极绝缘电阻。对球形，其值一般在(1500)106。玻

22、璃膜内阻与玻璃组分、膜厚、膜面积、表面性质以及温度有关玻璃电极的电阻对于温度的变化十分灵敏。,第十章化学传感器(3)玻璃电极电阻：玻璃电极电,第十章化学传感器,4、测量电路 由于玻璃电极阻抗很高，因此要求电位测量电路：阻抗高，电流小。为此，常采用由场效应管和高阻变容器组成的调制型放大器。这种放大器不仅具有高输入阻抗和低输入电流，而且具有工作可靠、低噪声、低功耗和尺寸小等优点。,电池等效电路图,测量的相对误差,第十章化学传感器4、测量电路电池等效电路图测量的相对误差,第十章化学传感器,三、固态膜电极,固态膜电极,固定引线固态膜电极,液态膜电极,固态膜电极的敏感膜是由难容性晶体制成，其敏感膜可以是

23、单晶膜、多晶膜或沉淀膜。,第十章化学传感器 三、固态膜电极固态膜电极固定引线固态膜电极,第十章化学传感器,1、单晶膜电极 单晶膜电极的敏感膜由难溶性盐的单晶制成。由于单晶对通过晶格导电的离子有严格限制，因此这种电极有非常好的选择性。目前这类电极只有单晶LaF3氟电极。它的构成方法为：将单晶膜经表面抛光后，厚度为l2mm，然后将膜粘结在玻璃管或塑料管上，在管内放入内参比液和内参比电极AgAgCl电极。,第十章化学传感器1、单晶膜电极,第十章化学传感器,2、多晶膜电极 此类电极是将难溶性盐的沉淀粉末在高压下压成12mm厚的致密薄片，经抛光启封接在玻璃或塑料管上，在管内放入内参比液和内参比电极便构成

24、多晶膜电极。用硫化银粉末压成的硫离子电极，也可作银离子电极使用。对银离子响应时，则有,第十章化学传感器2、多晶膜电极,第十章化学传感器,3、沉淀膜电极 沉淀膜电极是将活性物质(通常为难溶性盐)均匀地分布在惰性粘合材料(如硅橡胶、聚氯乙烯等)中，经加热压制成厚度为0.51.5mm的敏感膜，然后将敏感膜用粘合剂粘在电极管上来构成的。管内可放入内参比电极和内参比液，也可以直接固定引线。这类电极机械性能好，但其内阻较高，响应速度较慢，而且不宜用于有机溶剂中测量。,第十章化学传感器 3、沉淀膜电极,第十章化学传感器,四、液膜电极 液膜电极与固态膜电极不同，液膜电极的敏感膜是液态的。构成液态膜的活性物质可

25、分为两类：一类是带有活性基团的离子交换剂，用它可构成液体交换剂膜电极；另一类是电中性络合剂，用它可构成中性载体膜电极。,第十章化学传感器 四、液膜电极,第十章化学传感器,1、液体离子交换剂膜电极 若被测离子是阳离子，则被测离子的氯化物制作内参比液；若被测离子为阴离子，则用被测离子的钾盐和KCl制成内参比液。离子交换剂必须具备如下的条件：它本身难溶于被测溶液和内参比液，而且在与这两个溶液接触的相界面上能电离，有良好的稳定性和高交换容量。,第十章化学传感器1、液体离子交换剂膜电极,第十章化学传感器,二癸基磷酸钙 二正辛基磷酸,第十章化学传感器二癸基磷酸钙 二正辛基磷酸,第十章化学传感器,第十章化学

26、传感器,第十章化学传感器,2、中性载体膜电极 中性载体膜电极与液体离子交换剂膜电极在结构上是相同的。所不同的是液体离子交换剂膜的离子迁移载体是带电荷的离子，它与被测阳离子作用生成盐，而中性载体膜的离子迁移载体是不带电的中性有机分子，它与阳离子发生络合产生络离子。这种不带电的中性分子可起阳离子载体作用，因此称之为中性载体。目前可作为中性载体的物质主要是大环抗菌素和环状结构的聚醚等。,第十章化学传感器2、中性载体膜电极,第十章化学传感器,一、氧电极 氧电极实际上是一个通过测定电解电流来测定溶液中氧含量的电解池。构成这种电解池有两种方式：一种是开放式；另一种是封闭式。1开放式氧电极,第三节 气敏电极

27、,Ag/AgCl,第十章化学传感器一、氧电极第三节 气敏电极Ag/AgCl,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,2、封闭式氧电极,第十章化学传感器2、封闭式氧电极,第十章化学传感器,3、Clark电极在医学中的应用,第十章化学传感器 3、Clark电极在医学中的应用,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,二、二氧化碳气敏电极1结构和原理,第十章化学传感器 二、二氧化碳气敏电极,第十章化学传感器,CO2气敏电极实际上是个电化学电池。气透膜通常采用醋酸纤维素、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯等疏水性薄膜，中间溶液通常为0.01molL NaHCO：和KCl溶液。,第十章

28、化学传感器 CO2气敏电极实际上是个电化学,第十章化学传感器,2、CO2气敏电极在医学上的应用,在实际应用时作成直径为1.5mm的塑料管探头，插入血管中测量动脉PCO2。,第十章化学传感器 2、CO2气敏电极在医学上的应用,第十章化学传感器,第五节 半导体陶瓷气敏传感器,一、概 述 使用半导体气敏传感器有一个共同的特点是要将半导体敏感元件加热到200以上方可进行气体测量。传感器的结构有薄膜型、烧结体型和厚膜型。,第十章化学传感器第五节 半导体陶瓷气敏传感器一、概,第十章化学传感器,1、薄膜型气敏传感器是在绝缘基片上制成半导体薄膜，薄膜两边装有电极，加热丝衬在背面。当被测气体被吸附在半导体上时便

29、会引起该传感器的电阻发生变化。此种结构的气敏传感器多采用ZnO和SnO2作为半导体材料。2、烧结体型气敏传感器多以SnO2为基本成分，再加0.52PdCl2和粘合剂，装上加热丝后进行烧结而成。其特点是灵敏度高，但其一致性较差，机械强度低。3、厚层型气敏传感器是用SnO2和ZnO等材料和315硅凝胶混合成一种能印刷的混合物，将此混合物印刷在事先安装好铂电极的Al2O3基片上形成厚胶膜，然后再进行 烧结而构成的。这种传感器具有高灵敏性，而且一致性和强度都比较好。,第十章化学传感器1、薄膜型气敏传感器是在绝缘基片上制成半导体,第十章化学传感器,二、气敏传感器的工作原理 1、N型半导体发生负离子吸附或

30、P型半导体发生正离子吸附时，导致载流子增小，表面导电率减小。2、N型半导体发生正离子吸附或P型半导体发生负离子吸附时，导致多数载流子增加，表面导电率增高，将这种吸附称为蓄积型吸附。,第十章化学传感器 二、气敏传感器的工作原理,第十章化学传感器,三、应 用 1、氧化锡(SnO2)系列 氧化锡系列目前最常用的气敏半导体材料。它的最大特点是灵敏度较高，而且在最高灵敏度时的 工作温度较低，因而获得广泛应用。SnO2的工作温度约为200300，若掺加催化剂，还可以进一步降低温度，甚至可在常温下工作。实用化的氧化锡气体传感器可检测可燃性气体，如H2、CO、CH4、C3H8、C2H5OH和芳香族气体。气体浓

31、度与灵敏度之间呈非线性关系。,第十章化学传感器 三、应 用,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,第十章化学传感器,2、氧化锌(ZnO)系列 ZnO材料的重要性仅次于SnO2，也是一种广泛应用的材料。掺Pt的ZnO材料对异丁烷、丙烷、乙烷等气体烃具有较高的灵敏度，而且烃中碳原子数目越大，灵敏度越高，但对H2、CO、CH4和烟雾，灵敏度却很低。,第十章化学传感器2、氧化锌(ZnO)系列,第十章化学传感器,3、复合氧化物系列 稀土族过渡金属氧化物(如LaNiO3)，当其周围气体中氧分压发生变化时，由于发生氧化还原很快，随之电导率迅速发生变化。这一系列的氧化物都是P

32、型半导体。其特性与SnO2系列和ZnO系列相反，当与还原性气体接触时，电导率减小。这是因为过剩的氧离子被还原性气体消耗而减少的缘故。,第十章化学传感器 3、复合氧化物系列,第十章化学传感器,第六节 半导体陶瓷湿度传感器一、概述 湿度是指大气中所含的水蒸气量，通常用两种方法表示：绝对湿度和相对湿度。绝对湿度是指某一特定空间内水蒸气的绝对含量，可用kgm3或水的蒸气压表示，例如25时水的饱和蒸气压为4.5kPa(33.8mmHg)。相对湿度为某一待测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压之比的百分数，常以RH表示。,第十章化学传感器 第六节 半导体陶瓷湿度传感器,第十章化学传感器,湿度传感器是根据半导体陶

33、瓷的电阻随湿度变化的规律，把湿度变化转换成电学信号的测定器件。湿度传感器的灵敏度：在所测的湿度范围内，要求湿度传感器应有一定的灵敏度。电阻灵敏度是以相对湿度变化1时的阻值变化的百分率表示。湿度传感器的动态特性：主要是指半导体陶瓷电阻值的响应速度或响应时间。一般来说，响应越快越好，但实际上，环境湿度的变化与元件吸水量之间，需要经过一段时间才能达到平衡。达到平衡所需时间与材料本身的特性和环境温度等因素有关，响应时间有时差别很大，有的不到1s，有的则需十几分钟。湿度传感器的温度特性：通常以湿度温度系数表示，即温度每变化1时，其阻值的变化相当于RH变化的百分数，单位为RH。,第十章化学传感器 湿度传感器是根据半导体陶瓷的电,第十章化学传感器,二、湿敏材料与传感器 用金属氧化物作为湿敏材料制作湿度传感器可以采用不同的工艺，根据制作的工艺和结构的不同，可将其分为瓷粉涂覆型湿度传感器、烧结体型湿度传感器和厚膜型湿度传型湿度传感器。,第十章化学传感器 二、湿敏材料与传感器,