Полная версия

Главная arrow Техника arrow ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Электрохимические газовые датчики

В основе работы этой группы датчиков лежат закономерности протекания электрического тока через электрическую цепь, основными элементами которой являются [23]:

Датчик СО

Рис.43. Датчик СО: 1 — Si жесткая опора; 2 — пиролитический Si02; 3— пленки Аи/Мо; 4 — изолирующий слой; 5 — плёнка Sn02

Структура резистивного каталитического датчика водорода

Рис.44. Структура резистивного каталитического датчика водорода: 1 — мезаструктура (биполярный транзистор); 2 — пиролитический Si02; 3 - алюминиевые контакты; 4 — металлическая маска (Au/Cr); 5 — А1203; 6 - катализатор

Структура каталитического датчика окиси углерода

Рис.45. Структура каталитического датчика окиси углерода: 1 — слой Si02; 2 — поликремний; 3 — пиролитический Si02; 4 — слой ZnO; 5 — катализатор; 6-алюминиевые контакты

  • 1) металлические или полупроводниковые наноселективные электроды;
  • 2) проводники второго рода (растворы электролитов, их расплавы или твёрдые электролиты);
  • 3) границы раздела фаз между металлами (полупроводниками) и электролитами, двумя различными проводниками первого рода, двумя различными электролитами.

Разновидностью электрохимической цепи является цепь, в которой два проводника второго рода разделены мембраной.

Датчики с ферментными электродами. Их работа основана на ферментативных реакциях, происходящих в слое фермента, отделяющего исследуемую среду от наносслективного электрода, с помощью которого регистрируются продукты ферментативной реакции.

Датчики с амперометрическими электродами. Величина тока электрохимической цепи такого датчика зависит от концентрации газа в исследуемой среде, проникающего через мембрану.

Амперометрический метод лежит в основе работы газовых датчиков на твёрдых электролитах, которые применяются для определения содержания кислорода и окислов серы. Электролитом служит двуокись циркония с добавками.

На рис.46 представлена типичная структура такого датчика, выполненного по совмещённой технологии. Подложкой служит пластина из сапфира с высоким сопротивлением (порядка 10s Ом-см). Электрод сравнения, который обеспечивает постоянное значение активности кислорода, изготовлен из смеси Ni/NiO или Pd/PdO и покрыт сверху защитным слоем, предотвращающим проникновение к нему исследуемой газовой смеси. Контакт последней с рабочими электродами из пористой толстой плёнки платины осуществляется через специальное отверстие в защитном покрытии. Поступающий газ диффундирует через пористый рабочий электрод к границе раздела рабочий электрод - твёрдый электролит, где происходит реакция диссоциации кислорода. Твёрдый электролит представляет собой стабилизированный иттрием или кальцием тонкий слой Zn02. Рабочий электрод, изготовленный из керме- та на основе платины (Pt/АЬОз, Pt/MgAbCb и г.п.), имеет высокую стабильность и воспроизводимость характеристик. На обратной стороне сапфировой подложки формируют резистивный нагреватель из топкой платиновой плёнки. На одной сапфировой пластине размером 76x76 мм может быть получено одновременно до 300 датчиков.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>