[其他]熱--濕--氣多功能敏感陶瓷元件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000146
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100146B
• 公開（公告）日: 1987-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周志剛;趙鋼;張中太
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 穆湘容

該多功能敏感陶瓷元件是由Ｂａ（Ｔｉ_1-xＳｎ_x）Ｏ₃，ｘ＝０．０５～０．５組成的Ｐ型半導(dǎo)體多孔陶瓷，經(jīng)加入造孔劑、松裝成型和輕度燒結(jié)形成三維連通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用介電常數(shù)與溫度劇烈的依賴關(guān)系以及水和氣體在多孔陶瓷表面吸附導(dǎo)致電阻的顯著變化，采用電參量分離、溫度分離和頻率分離技術(shù)，實現(xiàn)對環(huán)境氣氛的溫度、濕度和一些可燃性還原氣體進行檢測，在熱－濕－氣三方面都有良好的敏感特性，并具有檢測的可分離性好，感度高，響應(yīng)速度快，滯后小，抗氧化還原和耐熱沖擊性好等特點，可用于空調(diào)機、烘干機和微波灶，糧食和食品倉庫，食品、煙草和皮革加工以及紡織、印染和石油化工等生產(chǎn)過程的溫度－濕度－還原性氣體的檢測。

本發(fā)明涉及一種能檢測溫度-濕度-氣體的多功能敏感陶瓷元件（或傳感器）及其制造方法。

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、貯存、運輸以及日常辦公和生活中，經(jīng)常需要對周圍環(huán)境的溫度、濕度和各種氣體等進行檢測和控制，通常都是由幾種不同功能的敏感元件完成的。實現(xiàn)由單個元件同時檢測溫度-濕度-氣體，需要提供一種能對周圍環(huán)境進行檢測的多功能敏感陶瓷元件。日本新田恒冶和寺田二郎等人于1978年研制成熱-濕兩功能的敏感陶瓷元件，1981年報導(dǎo)由BaTiO₃-SrTiO₃系列敏感陶瓷元件檢測溫度-濕度（日本公開特許公報（A），特開昭56-110045），由MgCr₂O₄-TiO₂系列敏感陶瓷元件檢測濕度-乙醇等還原性氣體（日本公開特許公報（A），特開昭56-110044），前者已在空調(diào)機、烘干機和微波灶等方面的溫度-濕度檢測，后者已在微波灶、電烤箱等方面的濕度-還原性氣體（乙醇、一氧化碳、硫化氫和氫氣等）的檢測得到了應(yīng)用。其后，又在Ba_0.5Sr_0.5TiO₃中摻入MgCr₂O₄，提高了溫度-濕度兩功能敏感陶瓷元件的濕度感度和線性度（日本公開特許（A），特開昭58202）。由于BaTiO₃-SrTiO₃系列的熱敏感度不高。而且上述幾種兩功能敏感陶瓷元件都不能由單個元件同時檢測溫度-濕度-氣體，在使用范圍上受到一定限制;同時采用溫度-濕度和濕度-氣體兩套功能敏感裝置，又將使成本上升。

本發(fā)明的目的在于提供一種新型多功能敏感陶瓷元件。對溫度、濕度和還原性氣體（例如丙烯、乙烯、乙炔和乙醇等）能同時進行檢測。這就要求多功能敏感陶瓷元件對溫度、濕度和丙烯、乙烯、乙炔和乙醇等還原氣體都能以電信號進行檢測;對溫度、濕度和還原性氣體進行檢測的可分離性好、感度高、響應(yīng)速度快、滯后小;而且抗氧化還原和耐熱沖擊性好。為此本發(fā)明采用電容量的溫度變化率大、電阻量的濕度變化率大和電阻量的氣體濃度變化率也大的P型金屬氧化物陶瓷半導(dǎo)體BaTiO₃-BaSnO₃作多功能敏感陶瓷元件的基體材料，并且采用電參量分離，頻率分離和溫度分離技術(shù)，實現(xiàn)單個元件對環(huán)境氣氛的溫度-濕度-氣體的檢測。

附圖說明：

圖1為多功能敏感陶瓷元件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為多功能敏感陶瓷元件的旁熱式加熱器與支座構(gòu)造示意圖。

圖3為多功能敏感陶瓷元件的工藝流程。

圖4為多功能敏感陶瓷元件的熱敏特性。

圖5為多功能敏感陶瓷元件的濕敏特性。

圖6為多功能敏感陶瓷元件的電容量、相對濕度和頻率關(guān)系。

圖7為多功能敏感陶瓷元件的電阻量、相對濕度和頻率關(guān)系。

圖8為多功能敏感陶瓷元件的氣敏特性。