Сенсоры измерительно-информационных систем. Часть 1. Тутов Е.А - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

13
поверхности ZnO составляет 30 ккал / моль. Из-за столь значительной энергии
активации оксидные сенсоры не чувствительны к водороду при температурах
ниже 100
о
С . В то же время диссоциативная адсорбция водорода на палладии
практически не требует энергии активации, поэтому допированные сенсоры
работоспособны при комнатных и более низких температурах .
После диссоциативной адсорбции атомизированные газы диффундируют
на полупроводник и там хемосорбируются без значительной энергии
активации или взаимодействуют с предварительно хемосорбированными
газами , например, кислородом , с которым адсорбционно- десорбционное
равновесие было установлено еще до впуска анализируемого газа (Рис. 2).
Схему процесса с участием анализируемого водорода в атмосфере воздуха
можно представить в виде двух конкурирующих реакций (при температуре <
300
о
С):
1. 2(H
2
)
met.
→4(H) →(4H
+
) + 4e
-
↓
2. O
2
-
(ads.)
+ 4(H)→ 2H
2
O + e
-
По первой реакции адсорбция водорода приводит к увеличению
электропроводности полупроводника за счет ионизации самого водорода .
Вторая реакция приводит к тому же результату, но за счет взаимодействия
водорода с предварительно адсорбированным кислородом . Кислород в этой
реакции возвращает электроны , которые он ранее локализовал на своих ПЭС.
При более высокой температуре сенсоров возможны процессы , связанные
с частичным восстановлением окислов. Этот эффект наблюдался для таких
оксидов, как SnO
2
, TiO
2
, ZnO, CuO, NiO, Fe
2
O
3
и др . Степень восстановления
определяется температурой и природой оксидов. Для полупроводниковых
сенсоров этот эффект, наряду с повышением плотности адсорбционных
поверхностных состояний, может оказывать влияние на их
электропроводность.
Если палладий является одним из лучших катализаторов окислительно-
восстановительных реакций и на нем адсорбируются многие газы , то на
золоте наблюдается только адсорбция кислорода и CO. Очевидно, что роль
спилловер-эффекта в этих системах полупроводник-металл-газ будет
различной . Изучение этого вопроса, важного для понимания механизмов
газовой чувствительности допированных сенсоров, возможно только в том
случае , если химический и электронный механизмы сенсибилизации будут
разделены .

Страницы