[发明专利]偏锡酸锌气敏元件

说明书

本发明属气体检测器件技术领域。

人类的各种活动都是在气氛的环境中进行的，生产及生活活动也离不开一定的气氛环境。气氛的状况对于人类的生存有着巨大影响。

随着科学技术的发展，工业生产的种类和规模逐渐扩大，在生产中使用的气体原料和生产过程中产生的气体种类和数量也在增加。这些气体中有不少是易燃易爆的。它们泄漏到空气中不仅严重地污染环境，而且还有可能引起火灾和爆炸事故，给生产和生命安全带来危险。另外，由于生产的发展和生活水平的提高，液化石油气、城市煤气及天然气等作为家庭燃料迅速普及，因这些可燃性气体的泄漏引起的爆炸和火灾事故也日益增多。因此，为了保证安全生产和生活，防止由此引起的各种事故的发生，有利于生产和生活的正常进行，对各种易燃易爆性气体进行检测，及时采取预防措施，成为气体检测中的重要工作之一。

目前现行实用的气体检测方法主要有电化学方法;光源方法（包括发光）;电学方法等多种方法。利用半导体气敏器件来检测气体的方法，是电学检测气体的一种方法。在检测易燃易爆性气体方面，半导体气敏器件具有使用方便、价格便宜、灵敏度高，可靠性好等优点。因此，是检测易燃易爆性气体的较好方法之一。

电子工业科技委敏感元件咨询组：《敏感元件专辑》，（1983）;高桥清、小长井诚：《センサIレクトロニクス》，（1984，昭晃堂）等文献表明，最早的半导体气敏元件氧化锌薄膜器件是六十年代初期研制成功的。它是利用在加热条件下，氧化锌薄膜电阻随接触的可燃性气体的浓度的增加而下降，从而实现对N₂O和CO气体的检测。以后又研制出SnO₂系列、r-Fe₂O₃系列等气敏元件。半导体气敏元件分为电阻型和非电阻型，电阻型一般是以其电阻值随气体浓度的变化来测定被测气体，器件结构多为多孔质烧结体。非电阻型是利用气体吸附影响半导体的功函数变化来检测气体。现行常用的SnO₂，r-Fe₂O₃型气敏元件，一般制作周期较长，需添加pt、pd等贵金属作催化剂，恒温时间需几小时乃至十几小时。

由于半导体气敏元件有灵敏度高用途广泛等特点。因此近几十年来得到了迅速的发展。进一步开展多品种半导体气敏新材料及其元件的研究，是当今半导体气敏元件气体检测技术领域的重要课题之一。

为了寻找新的半导体气敏材料及其用该材料做成的元件，降低使用价格，扩大测定范围，推动我国半导体气敏材料及器件研究的发展。云南大学物理系研制成功了用ZnSnO₃来制作气敏元件。初步研究表明，它不象现在常用的SnO₂、r-Fe₂O₃型气敏元件制作时需添加pt、pd等贵金属作催化剂，只需添加价格便宜的SiO₂、Al（OH）₃作为填充剂和粘合剂;制作工艺简单，恒温时间短，可缩短制作周期，节省能源和人力;可制成直热式，旁热式、薄膜、厚膜等多种结构;控制元件的加热温度，可得到不同气体的敏感度。经测试和分析，对氢、一氧化碳、水煤气等气体都敏感。通过精选配方和改进制造工艺，还可使其具有较高的选择性和稳定性，可用于液化石油气、家用煤气、 等的检测与报警。

本发明经《世界专利索引》74-86.16期，《化学文摘》74-86（104，1-8卷），86年中文专题资料检索表明，尚未发现与本发明相同的制作工艺及元件。

本发明的材料制作工艺是采用化学制备方法即湿法合成ZnSnO₃具体方法是以锌盐及锡盐作为基本原料，首先制成锌氨络离子Zn（NH₃）₄，再合成锌锡氧化物的水合物Zn〔Sn（OH）〕，经过灼烧脱水，则可制成ZnSnO₃具体例子的实施步骤是：

取一定量的ZnSO₄溶液，室温下搅拌滴加一定浓度的氨水，生成白色沉淀，继续滴加氨水，直至溶液澄清。其反应为