半导体二氧化碳传感器 Co2+CuO—

半导体二氧化碳传感器
半导体二氧化碳传感器在 CO2气体中电阻增大，输出信号降低，在 (Co2)=0％～5％范围内大致呈对数线性关系。半导体二氧化碳传感器元件灵敏度随加热功耗的增加，其灵敏度先上升后下降，可归结于CO2与元件中的CuO等碱性氧化物材料有如下平衡反应：Co2+CuO—— CuCO3 CuO吸收气体中的CO2形成 CuCO 导致元件电阻增加。随 CO2体积分数增大 CuCO3所占的比例上升，元件灵敏度增大。元件在温度升高时平衡虽向左移动，但 co2在 CuO上的吸附及脱附较快，元件的灵敏度较高，而在加热温度达 CuCO 分解点时灵敏度下降。在连续的跟踪测试中，发现随着时间的推移，CO2传感器的输出信号逐渐下降，而高温加热清洗后 (加热功耗为1000 mW)，元件即可恢复正常。因此根据元件的漂移规律，采用定时高温加热清洗和单片机实时跟踪补偿的办法，使元件有可能应用在实际环境中。
测试结果显示，该CO2传感器的响应时间在 2 min内，恢复时间在5 min内。响应恢复时间较长的原因应是CO2在CuO等碱性氧化物上吸附、形成的化合物难以脱附造成的．由于CO2传感器的敏感材料中的氧化铜等吸水，有机蒸气如乙醇、丙酮等与氧化铜反应引起元件的电阻增加。为了减小乙醇、水蒸气等杂散气体的影响，我们采用硅胶、活性炭过滤层滤去杂散气体，达到了对 CO2的选择性检测，元件的稳定性也得到了一定的改善。以氧化锡为主体材料，利用碱性氧化物做掺杂剂，可制出对 CO2有较好灵敏度的气体二氧化碳传感器，元件对 (cO2)<5％的气体呈对数线性关系，利于对其进行标定。