The nature of the fundamental opera

The nature of the fundamental operating principles of gas
sensing are described briefly here. In resistive-type sensors, a metal
oxide is deposited across two or more electrodes which measure
the change in the electrical resistance of the oxide in the presence of
the analyte gas. The resistance of the oxide may increase or decrease
on exposure to the gas depending on the dominant charge carrier and type of gas interacting with the surface, as described in
Table 1. Consider an n-type semiconductor such as SnO2. Under
normal (ambient) operating conditions, there is significant oxygen
adsorption on the metal oxide surface. Oxygen molecules in air dissociate and each oxygen atom accepts an electron from the material
(if n-type) to complete the bond, decreasing the electron density in
the material and increasing the resistance of the oxide. The oxygen only adsorbs onto the surface and thus the electrons are only
removed to a certain depth from the surface known as the Debye
length, (), typically on the order of 2–100 nm. The region within
a Debye length of the surface is known as the depletion region
because it is depleted of its normal charge carriers. The Debye
length may change as more or less oxygen is adsorbed on the surface, which in turn causes a measurable change in the resistance.
It has been overwhelmingly shown that when crystallite dimensions are driven below about 20 nm, sensor response drastically
increases [29]. When the nanostructure dimensions allow all atomsto be within a Debye length of the surface, the entirety of the material is depleted by the gas analyte, and the response is maximized.
If a reducing gas is introduced in this case, it reacts with the surface
adsorbed oxygen, pulling it from the surface, and simultaneously
donating an electron back into the semiconductor that causes a
decrease in the resistance. P-type materials would exhibit reverse
behavior as shown in Table 1.
The adsorption properties of the oxygen and reaction rates of
analyte gases are temperature-dependent, so most MOGS are also
equipped with a heater that allows operation at a pre-determined
optimal operating temperature. Sensor response is defined in several different ways depending on the type of measurements taken,
but is most often defined as the ratio of resistance in air to resistance in the presence of the gas, or Ra/Rg for an n-type material with
a reducing analyte, giving a value greater than 1. Alternatively, this
becomes R
g/Ra for an n-type material with an oxidizing analyte, also
giving a value greater than 1. These are reversed in p-type materials.
The parameter of sensitivity is defined as the degree to which the
response increases as the concentration of that analyte increases,
which can be found from the slope of a sensor’s calibration curve.
The response and recovery times (tres and trec) of a gas sensor are
usually defined as the time it takes for the resistance to reach 90% of
its steady-state value after introduction or removal of the analyte
gas, respectively. Response, selectivity, sensitivity, operating temperature, response time and recovery time are the most important
parameters for gas sensor performance. In most cases where the
heterostructure improved selectivity, the sensing response to the
targeted analyte was also enhanced. Reductions in response and
recovery times were also often reported, as were decreases in the
optimum operating temperature.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ธรรมชาติของหลักการทำงานพื้นฐานของก๊าซ
ตรวจจับจะมีคำอธิบายสั้น ๆ ที่นี่ เซ็นเซอร์ตัวต้านทานชนิดโลหะ
ออกไซด์จะฝากในสองหรือมากกว่าขั้วไฟฟ้าซึ่งวัด
การเปลี่ยนแปลงในความต้านทานไฟฟ้าของออกไซด์ในการปรากฏตัวของ
ก๊าซต้องการวิเคราะห์ ความต้านทานของออกไซด์อาจเพิ่มขึ้นหรือลดลง
เมื่อสัมผัสก๊าซขึ้นอยู่กับผู้ให้บริการค่าใช้จ่ายที่โดดเด่นและประเภทของก๊าซมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวที่อธิบายไว้ใน
ตารางที่ 1 พิจารณา N-สารกึ่งตัวนำชนิดเช่น SnO2 ภายใต้
ปกติ (รอบ) สภาพการใช้งานที่มีออกซิเจนอย่างมีนัยสำคัญ
ในการดูดซับบนพื้นผิวโลหะออกไซด์ โมเลกุลของออกซิเจนในอากาศแยกตัวออกและแต่ละอะตอมออกซิเจนรับอิเล็กตรอนจากวัสดุ
(ถ้าชนิดเอ็น) ให้เสร็จสมบูรณ์พันธบัตรลดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนใน
วัสดุและเพิ่มความต้านทานของออกไซด์ ออกซิเจนเพียงดูดซับลงบนพื้นผิวและทำให้อิเล็กตรอนเป็นเพียงการ
ออกไปความลึกบางอย่างจากพื้นผิวที่เรียกว่าเดอบาย
ยาว (?) ซึ่งโดยปกติในการสั่งซื้อของ 2-100 นาโนเมตร ภูมิภาคภายใน
ความยาวเดอบายของพื้นผิวเป็นที่รู้จักกันในภูมิภาคพร่อง
เพราะมันจะหมดค่าใช้จ่ายของผู้ให้บริการตามปกติ เดอบาย
ยาวอาจมีการเปลี่ยนแปลงเป็นมากขึ้นหรือออกซิเจนน้อยจะถูกดูดซับบนพื้นผิวซึ่งจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในความต้านทาน.
มันแสดงให้เห็นอย่างท่วมท้นว่าเมื่อขนาดของผลึกจะขับเคลื่อนด้านล่างประมาณ 20 นาโนเมตรตอบสนองเซ็นเซอร์อย่างมาก
เพิ่มขึ้น [29] . เมื่อขนาดโครงสร้างระดับนาโนให้ atomsto ทั้งหมดจะอยู่ในความยาวเดอบายของพื้นผิวที่สมบูรณ์ของวัสดุที่จะหมดโดยวิเคราะห์ก๊าซและการตอบสนองเป็น maximized.
หากก๊าซลดนำมาใช้ในกรณีนี้จะทำปฏิกิริยากับพื้นผิว
ดูดซับ ออกซิเจนดึงมันออกจากพื้นผิวและในขณะเดียวกัน
การบริจาคอิเล็กตรอนกลับเข้ามาในเซมิคอนดักเตอร์ที่เป็นสาเหตุของ
การลดลงของความต้านทาน วัสดุชนิด P จะแสดงย้อนกลับ
พฤติกรรมดังแสดงในตารางที่ 1
คุณสมบัติการดูดซับออกซิเจนและอัตราการเกิดปฏิกิริยาของ
ก๊าซวิเคราะห์มีอุณหภูมิขึ้นดังนั้น MOGS มากที่สุดนอกจากนี้ยังมี
การติดตั้งเครื่องทำน้ำอุ่นมีที่ช่วยให้การทำงานที่ก่อนกำหนด
การดำเนินงานที่ดีที่สุด อุณหภูมิ. การตอบสนองเซ็นเซอร์ถูกกำหนดไว้ในรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของการวัดได้,
แต่ส่วนใหญ่มักจะกำหนดเป็นอัตราส่วนของความต้านทานในอากาศที่จะต้านทานในการปรากฏตัวของก๊าซหรือ Ra / Rg สำหรับวัสดุชนิดเอ็นกับ
ลด วิเคราะห์ให้เป็นค่าที่มากกว่า 1 ผลัดกันนี้
จะกลายเป็น R
g / RA ของวัสดุชนิดเอ็นด้วยการวิเคราะห์ออกซิไดซ์ยัง
ให้ค่าที่มากกว่า 1 เหล่านี้จะกลับในวัสดุ P-ประเภท.
พารามิเตอร์ของความไวเป็น กำหนดเป็นระดับที่
ตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของการวิเคราะห์เพิ่มขึ้น
ซึ่งสามารถพบได้จากความลาดชันของเส้นโค้งการสอบเทียบเซ็นเซอร์ที่.
การตอบสนองและการกู้คืนครั้ง (Tres และ TREC) ของเซ็นเซอร์ก๊าซจะ
มักจะกำหนดให้เป็นเวลา มันต้องใช้เวลาสำหรับความต้านทานที่จะไปถึง 90% ของ
ค่าคงที่ของรัฐหลังจากการแนะนำหรือการกำจัดของต้องการวิเคราะห์
ก๊าซตามลำดับ การตอบสนองการเลือกความไวอุณหภูมิในการทำงาน, เวลาตอบสนองและเวลาการกู้คืนเป็นสิ่งสำคัญที่สุด
พารามิเตอร์สำหรับการทำงานแก๊สเซ็นเซอร์ ในกรณีส่วนใหญ่ที่
heterostructure ปรับปรุงการคัดสรรการตอบสนองการตรวจจับไป
วิเคราะห์การกำหนดเป้าหมายก็ยังเพิ่มขึ้น ลดลงในการตอบสนองและ
การกู้คืนครั้งก็ยังมักจะรายงานเช่นเดียวกับการลดลงใน
อุณหภูมิในการทำงานที่ดีที่สุด