Введение
2. Полупроводниковые газовые сенсоры для автономных и карманных газоаналитических приборов 13
2.1. Введение 13
2.1.1. Постановка задачи 13
2.1.2. Чипы полупроводниковых газовых сенсоров (обзор) 15
2.1.3. Влияние размера кристаллитов на газочувствительные свойства 27
2.2. Минимизация потребляемой мощности толстопленочных металлооксидных сенсоров ...30
2.2.1. Компьютерное моделирование процессов теплообмена в толстопленочных газовых сенсорах 34
2.2.2. Измерение распределения температуры на поверхности чипа газового сенсора .40
2.2.3. Импульсный нагрев чипа полупроводникового сенсора 44
2.2.4. Применения микромощных газовых сенсоров 45
2.3. Микромашинные газовые сенсоры на основе тонких мембран из оксида алюминия 50
2.3.1. Конструкция сенсора 51
2.3.2. Термические свойства толстопленочных нагревателей 55
2.3.3. Термические свойства тонкопленочных платиновых нагревателей. 57
2.4. Полупроводниковые сенсоры на основе технологии кремниевого микромашининга 61
2.4.1. Оптимизация микронагревателей на мембранах из оксида/нитрида кремния 64
2.4.2. Нанесение газочувствительного слоя .." 70
2.4.2. Тепловые характеристики прибора на основе мембраны Si02/Si3N4 72
2.4.3.Газовый отклик сенсоров на основе мембран Si02/Si3N4 78
2.4.4. Применение сенсоров на основе диэлектрических мембран в режиме самокалибровки 81
2.5. Выводы... 83
2.6. Литература 84
3. Полупроводниковые сенсоры для регистрации быстрых процессов газовой фазе 88
3.1. Введение 88
3.1.1. Постановка задачи 88
3.1.2. Пути повышения быстродействия полупроводниковых газовых сенсоров 89
3.2. Конструкция быстрых полупроводниковых сенсоров 92
3.2.1. Конструкция сенсоров. 92
3.1.1. Технология изготовления образцов сенсоров > 93
3.3. Экспериментальная Установка 96
3.4. Результаты исследования откликов и быстродействия тонкопленочных сенсоров 100
3.4.1. Минимизация времени отклика сенсоров 100
3.4.2. Отклики тонкопленочных полупроводниковых сенсоров на пары углеводородов в воздухе 102
3.5. Влияние диффузии и температуры на время отклика сенсоров 104
3.6. Применение Сенсоров При Моделировании Промышленных Аварий .110
3.7. Выводы .- 112
3.8. Литература 113
4. Измерение концентрации газов методом импульсного нагрева сенсоров 115
4.1. Постановка задачи. 115
4.2. Кинетика окисления со на катализаторах, содержащих благородные металлы . 119
4.2.1. Каталитическое окисление оксида углерода 119
4.2.2. Схема экспериментальной установки 123
4.2.3. Некоторые уравнения 125
4.2.4. Диффузионные ограничения 126
4.2.4. Проведение эксперимента 130
4.2.5. Приготовление катализаторов 132
4.2.6. Результаты и обсуждение 133
4.2.7. Выводы 153
4.3. Пролупроводниковые сенсоры оксида углерода, работающие в
импульсном режиме 159
4.3.1. Импульсный режим работы полупроводниковых сенсоров СО 159
4.3.4.Электронный контроллер полупроводниковых сенсоров оксида углерода 166
4.3.5. Схема и реализация прибора 169
4.4. Выводы 174
4.5. Литература 177
5 Сенсоры фтора, фтористого водорода и фреонов 180
5.1. Введение 180
5.1.1. Актуальность задачи 180
5.1.2. Методы детектирования фтора и фторидов в воздухе 181
5.2. Сенсоры фтора на основе полупроводниковых оксидов металлов 185
5.2.1. Конструкция полупроводниковых сенсоров 185
5.2.2. Экспериментальная установка 186
5.2.3. Тонкопленочные сенсоры на основе диоксида олова и оксида цинка 187
5.2.4. Толстопленочный сенсор на основе егОз 189
5.2.5. Сенсор фтора и активных фторидов на основе рыхлого диоксида олова 190
5.3.1. Устройство МДП- сенсора со слоем твердого электролита 192
5.3.2. Фторпроводящий твердый электролит ЬаБз как сенсорный материал 192
5.3.3. Приготовление слоев LaF3 для МДП-сенсоров фтора и фторидов 195
5.3.4. Фториды платины 195
5.3.5. Приготовление металлических слоев 196
5.3.6. Принцип действия МДП-сенсора с твердоэлектролитным подзатворным слоем. 196
5.3.7. Влияние адсорбции анализируемого газа на распределение потенциалов в МДП-конденсаторе с твердоэлектролитным подзатворным слоем 201
5.3.8. Экспериментальная установка для исследования газочувствительности МДП-сенсоров к фтору и фторидам 203
5.3.9. Чувствительность МДП- структур с трифторидом лантана к фтору при комнатной температуре 205
5.3.10. Механизм газочувствительности сенсоров на основе структур со слоем LaF3...216
5.3.11.Отклик МДП- структуры со слоем трифторида лантана на концентрацию
фтористого водорода 221
5.3.12. Измерение концентраций методом «начального наклона» кинетических кривых
223
5.4. Мдп- сенсоры фтора, фтористого водорода и фреонов на основе
карбида кремния со слоем твердого электролита 227
5.4.1. МДП-структуры на основе карбида кремния со слоем трифторида лантана 227
5.4.2. Измерение концентрации фтора с помощью МДП-структур на основе карбида кремния 229
5.4.3. Высокотемпературные измерения концентрации фтористого водорода 233
5.4.4. Измерение концентрации фреонов с помощью МДП-структур па основе карбида
кремния со слоем трифторида лантана: 235
5.5. Константа равновесия и константа скорости диссоциации
молекулярного фтора 244
5.5.1. Эксперимент 244
5.5.2. Моделирование экспериментальных данных 247
5.5.3. Результаты и их обсуждение 250
5.5.4. Выводы 255
5.6. Дальнейшее развитие сенсоров на основе мдп-структур с
твердыми электролитами 255
5.6.1. МДП-структура со слоем нафиона 257
5.6.2. МДП- структура со слоем гидрофосфата циркония 263
5.7. Выводы 265
5.8. Литература 268
6. Заключение 274
7. Публикации 278
8. Приложение 288
