CH11化學(xué)傳感器含答案傳感器與檢測技術(shù)第2版習(xí)題及解答

第11章

化學(xué)傳感器一、單項(xiàng)選擇題1、當(dāng)

O2吸附到

SnO2上時，以下說法正確的選項(xiàng)是（

）。A.載流子數(shù)下降，電阻增加

B.

載流子數(shù)增加，電阻減小C.載流子數(shù)增加，電阻減小

D.

載流子數(shù)下降，電阻增加2、當(dāng)

H2吸附到

MoO2上時，以下說法正確的選項(xiàng)是（

）。A.載流子數(shù)下降，電阻增加

B.

載流子數(shù)增加，電阻減小C.載流子數(shù)增加，電阻減小

D.

載流子數(shù)下降，電阻增加3、用N型資料SnO2制成的氣敏電阻在空氣中經(jīng)加熱處于牢固狀態(tài)后，與氧氣接觸后（A．電阻值變小B．電阻值變大C．電阻值不變D．不確定

）4、氣敏傳感器中的加熱器是為了（

）A．去除吸附在表面的氣體B.C．去除傳感器中的水分D.5、絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的（

去除吸附在表面的油污和塵埃起溫度補(bǔ)償作用）。A.質(zhì)量

B.

體積

C.程度

D.

濃度6、相對濕度是氣體的絕對濕度與同一

（

）下水蒸汽達(dá)到飽和時的氣體的絕對濕度之比。A.體積

B.

溫度

C.環(huán)境

D.

質(zhì)量7、濕敏傳感器是指能將濕度變換為與其成必然比率關(guān)系的（

）輸出的器件式裝置。A.電流

B.

電壓

C.電量

D.

電阻8、響應(yīng)時間反響濕敏元件在相對（

）變化時輸出特點(diǎn)量隨相對濕度變化的快慢程度。A.時間

B.

溫度

C.空間

D.

濕度9、氣敏傳感器是指能將被測氣體的（）變換為與其成必然關(guān)系的電量輸出的裝置或器件。A.成分B.體積C.濃度D.壓強(qiáng)10、半導(dǎo)體氣體傳感器，是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成（）發(fā)生變化，借此檢測特定氣體的成分及其濃度。A.半導(dǎo)體電阻B.半導(dǎo)體上電流C.半導(dǎo)體上電壓D.半導(dǎo)體性質(zhì)11、氣敏傳感器按設(shè)計規(guī)定的電壓值使加熱絲通電加熱此后，敏感元件電阻值第一是急劇地下降，一般約經(jīng)2一10分鐘過渡過程后達(dá)到牢固的電阻值輸出狀態(tài)，稱這一狀態(tài)為（A.靜態(tài)B.初始牢固狀態(tài)C.最后牢固狀態(tài)D.工作狀態(tài)12、一般說來，若是半導(dǎo)體表面吸附有氣體，則半導(dǎo)體和吸附的氣體之間會有電子的施受發(fā)

）。生，造成電子遷移，從而形成

(

)

。A.電流

B.

電勢差

C.表面電荷層

D.深層電荷13、多孔質(zhì)燒結(jié)體敏感元件與厚膜敏感元件都是( )。A.多晶體構(gòu)造B.單晶體構(gòu)造C.非晶體構(gòu)造D.金屬氧化物構(gòu)造14、熱導(dǎo)率變化式氣敏傳感器由于不用催化劑，因此不存在催化劑影響而使特點(diǎn)變壞的問題，它除用于測量可燃性氣體外．也可用于( )的測量。A.有機(jī)氣體及其濃度B.有機(jī)氣體及其成分C.惰性氣體及其濃度D.無機(jī)氣體及其濃度15、當(dāng)氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體資料上時,將以致半導(dǎo)體資料( )A．載流子數(shù)增加,電阻減小B.載流子數(shù)減少,電阻減小C．載流子數(shù)增加,電阻增大D.載流子數(shù)減少,電阻增大二、多項(xiàng)選擇題1、大氣濕度有兩種表示方法：

(

)

。A.絕對濕度

B.實(shí)質(zhì)濕度

C.理論濕度

D.

相對濕度2、濕敏傳感器分類有多種方法，按物性型能夠分成（

）。A.介電質(zhì)系

B.半導(dǎo)體及陶瓷系

C.有機(jī)物及高分子聚合物系

D.電解質(zhì)系3、濕敏傳感器主要的特點(diǎn)參數(shù)包括以下哪些？（

）A.濕胸襟程

B.感濕特點(diǎn)量

C.響應(yīng)時間

D.

濕度溫度系數(shù)4、半導(dǎo)體及陶瓷濕敏傳感器能夠有多種分類方法，按其制作工藝分，包括以下哪幾種？（

）A.涂覆膜型

B.燒結(jié)體型

C.厚膜型

D.薄膜型5、從構(gòu)造上看，氣體傳感器分為：

（

）A.干式氣體傳感器B.中性氣體傳感器C.固態(tài)氣體傳感器D.濕式氣體傳感器6、目前，氣體傳感器在很多領(lǐng)域被采用，（）領(lǐng)域采用了氣體傳感器。A.汽車制造領(lǐng)域

B.檢測大氣污染

C.醫(yī)療方面

D.家用電器方面7、影響氣敏特點(diǎn)的多種因素包括：

（

）氣敏資料不是單晶體被測氣體種類眾多，它們各有不同樣的特點(diǎn)吸附過程自己比較復(fù)雜，既有物理吸附，又有化學(xué)吸附等元件工作在較高溫度下8、以下可直接用來解析氣敏機(jī)理的理論的有：（）A.整體原子價控制理論B.能級生成理論C.費(fèi)米能級理論D.表面電荷層理論9、改進(jìn)氣敏元件的氣體選擇性常用的方法有：（）向氣敏資料混淆其他金屬氧化物或其他增加物控制元件的燒結(jié)溫度改變元件的組合構(gòu)造改變元件工作時的加熱溫度10、以下資料能用來牢固改進(jìn)氣體傳感器的矯捷度的有：

（

）(鈀)（鉑）11、氧化錫是典型的

（鎢）(鐵)N型半導(dǎo)體，是氣敏傳感器的最正確資料，可檢測（

）。8

C三、填空題1、凡構(gòu)成氣體傳感器的資料為者均稱為干式氣體傳感器。2、整體原子價控制理論適用于原子價控制復(fù)合氧化物。3、測試達(dá)成，把傳感器置于大氣環(huán)境中，其阻值還原到保存狀態(tài)的數(shù)值速度稱為。4、氣體傳感器(或氣敏元件)對被測氣體敏感程度的特點(diǎn)稱為傳感器的5、對表面控制型傳感器來說，半導(dǎo)體表面氣體的和

。同敏感元件的阻值有著親近的關(guān)系。6、濕度是表示大氣

程度的物理量。7、保證一個濕敏器件能夠正常工作所贊同環(huán)境相對濕度能夠變化的最大范圍，稱為這個濕敏元件的。8、每一種濕敏元件都有其，如電阻、電容、電壓、頻率等。9、濕敏元件的感濕特點(diǎn)量隨環(huán)境相對濕度變化的關(guān)系曲線，稱為該元件的感濕特點(diǎn)量—相對濕度特點(diǎn)曲線，簡稱

。10、人們希望特點(diǎn)曲線應(yīng)當(dāng)在全量程上是線。斜率應(yīng)適合，由于斜率過小，矯捷度

的，曲線各處斜率相等，即特點(diǎn)曲線呈直；斜率過大，降低，這些都會給測量帶來困難。11、由濕式氣敏元件構(gòu)成的定電位電解氣敏傳感器，是濕式方法測量氣體參數(shù)的典型方法。由于此方法用電極與電解液，因此是一種。四、簡答題1、氣體傳感器必定滿足哪些基本條件？2、請簡要介紹一下氣體傳感器在汽車領(lǐng)域的一些應(yīng)用。3、請簡要介紹一下電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器。4、請簡要介紹一下非電阻式半導(dǎo)體傳感器。5、請簡述一下化學(xué)吸附的工作原理。6、請簡要闡述一下多孔質(zhì)燒結(jié)體敏感元件的機(jī)理。7、請簡要說明一下接觸燃燒式氣敏傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。8、簡要說明一下一個理想化的濕敏器件所應(yīng)具備哪些性能參數(shù)。9、請簡要表達(dá)一下有機(jī)季銨鹽高分子電解質(zhì)濕敏元件的感濕原理。10、請簡要談?wù)勀銓穸葌鞲衅鞯陌l(fā)展方向的看法。11、氣敏傳感器有哪幾各種類？12、簡述電阻式氣敏傳感器的工作原理。13、為什么大多數(shù)氣敏器件都裝有加熱器？14、氣敏傳感器一般應(yīng)用于哪些方面？15、試述電阻式濕敏傳感器的基根源理。16、試述電阻式濕敏傳感器的主要種類。17、試述電阻式濕敏傳感器的特點(diǎn)。18、陶瓷式電阻濕敏傳感器的導(dǎo)電機(jī)理是什么？19、簡述陶瓷式電阻濕敏傳感器的特點(diǎn)。第11章化學(xué)傳感器一、單項(xiàng)選擇題題號答案知識點(diǎn)1A半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理2D半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理3B半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理4B半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理5A濕度的定義及其表示方法6B濕度的定義及其表示方法7C濕敏傳感器的定義8D濕敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)9A氣敏傳感器的定義10D半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理11B半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理12C半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理13A濕敏傳感器的工作原理14D半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理15A半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理二、多項(xiàng)選擇題題號答案知識點(diǎn)1AD濕度的定義及其表示方法2BCD濕敏傳感器的分類3ABCD濕敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)4ABCD濕敏傳感器的分類5AD氣敏傳感器的分類6ABCD氣敏傳感器歸納；氣敏傳感器的應(yīng)用7ABCD綜合8ABD半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理9ABD氣敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)10ABC半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理11ABCD半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理三、填空題題號答案知識點(diǎn)1固體氣敏傳感器的分類2鈣鈦礦型半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理3元件的還原特點(diǎn)氣敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)4矯捷度氣敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)5吸附；反響半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理6干濕濕度的定義及其表示方法7濕胸襟程濕敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)8感濕特點(diǎn)量濕敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)9感濕特點(diǎn)曲線濕敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)10連續(xù)；降低；牢固性濕敏傳感器的主要參數(shù)及特點(diǎn)11電化學(xué)方法濕敏傳感器的工作原理四、簡答題1、答：(1)能夠檢測爆炸氣體的贊同濃度、有害氣體的贊同濃度相其他基準(zhǔn)設(shè)定濃度．并能及時結(jié)出報警、顯示和控制信號；(2)對被測氣體以外的共存氣體或物質(zhì)不敏感(3)性能長期牢固性好；(4)響應(yīng)迅速，重復(fù)性好；(5)保護(hù)方便，價格低價等。知識點(diǎn)：氣敏傳感器的定義2、答：汽車是傳感器應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域

,為節(jié)能、防范污染和有一個優(yōu)異的運(yùn)輸環(huán)境

,需要各種傳感器

,如控制空燃比

,需用

O2傳感器

,控制污染

,檢測排放氣體

,需用

CO,NOX,HC,O2等傳感器,內(nèi)部空調(diào)需要CO,煙,溫,溫度等傳感器知識點(diǎn)：氣敏傳感器的應(yīng)用3、答：電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器是用氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物質(zhì)料制作的敏感元件，利用其阻值的變化來檢測氣體的濃度。氣敏元件是多孔質(zhì)燒結(jié)體、厚膜、以及目前正在研制的薄膜等。知識點(diǎn)：半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理4、答：依照氣體的吸附和反響，利用半導(dǎo)體的功函數(shù)，對氣體進(jìn)行直接或間接檢測。目前，正在積極開發(fā)的有金屬／半導(dǎo)體結(jié)型二極管和金屬柵的MOS場效應(yīng)晶體管的敏感元件，主要是利用它們與氣體接觸后整流特點(diǎn)以及晶體管作用的變化，

制成對表面單位直接測定的傳感器。知識點(diǎn)：非電阻式半導(dǎo)體傳感器5、答：氧化性氣體吸附于N型半導(dǎo)體或還原性氣吸附于P型半導(dǎo)體敏感資料，都會使載流氧化性氣體吸附于N型半導(dǎo)體或還原性氣吸附于P型半導(dǎo)體敏感資料，都會使載流子數(shù)目減少而表現(xiàn)出元件電阻值增加的特點(diǎn)；相反．還原性氣體吸附于

N型，氧化性氣體吸附于

P型半導(dǎo)體氣敏資料都會使載流子數(shù)目增加而表現(xiàn)出元件電阻值減少的特點(diǎn)。知識點(diǎn)：化學(xué)吸附的工作原理6、答：各晶粒與其他的晶粒相互接觸以致成頸狀結(jié)合。重要的是，這樣的結(jié)合部位在敏感元件中是阻值最大之處，是它支配著整個敏感元件的阻值高低。因此可知，接合部位的形狀對傳感器的性能影響很大。因氣體吸附而引起的電子濃度的變化是在表面空間電荷層內(nèi)發(fā)生的，因此在頸狀結(jié)合的狀況下，頸部的寬度與空間電荷層的深度一致時，敏感元件的阻值變化最大。在晶粒接觸的狀況下，接觸部分形成一個對電子遷移起阻攔作用的勢壘層。這類勢壘層的高度隨氧的吸附和與被測氣體的接觸而變化，能夠?yàn)闀鹱柚档淖兓?。知識點(diǎn)：氣敏傳感器的主要種類7、答：優(yōu)點(diǎn)：對氣體選擇性好，線性好，受溫度，濕度影響小，響應(yīng)快。缺點(diǎn)：對低濃度可燃性氣體矯捷度低，敏感元件碰到催化劑傷害后其特點(diǎn)銳減．金屬絲知識點(diǎn)：接觸燃燒式氣敏傳感器8、答：使用壽命長，長遠(yuǎn)牢固性好矯捷度高，感濕特點(diǎn)曲線的線性度好使用范圍寬，濕度溫度系數(shù)小響應(yīng)時間短濕滯回差小能在有害氣氛的惡劣環(huán)境中使用。器件的一致性和互換性好，易于批量生產(chǎn)器件感濕特點(diǎn)量應(yīng)在易測范圍以內(nèi)。知識點(diǎn)：濕敏傳感器的定義9、答：感濕原理為：大氣中增加的濕度越大，則感濕膜被電離的程度就越大，電極間的電阻值也就越小，電阻值的變化與相對濕度的變化成指數(shù)關(guān)系。知識點(diǎn)：濕敏傳感器的工作原理10、答：依照工業(yè)自動化微機(jī)控制的需要，提出了濕度傳感器微型化、集成化、低價的發(fā)展方向。國內(nèi)外正在睜開新一代濕度傳感器的研制與開發(fā)以適合各種狀況下的測濕和達(dá)到人們所希望的各種要求。知識點(diǎn)：濕敏傳感器歸納11、答：依照工作原理的不同樣，氣敏傳感器可分為半導(dǎo)體式、接觸燃燒式、化學(xué)反響式、光干涉式、熱傳導(dǎo)式、紅外線吸取散射式等。知識點(diǎn)：氣敏傳感器的分類12、答：電阻式氣敏傳感器是用氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物質(zhì)料制作成敏感元件，利用敏感資料接觸氣體時其電阻值的變化來檢測氣體的成份或濃度。金屬氧化物半導(dǎo)體分為N型半導(dǎo)體（如氧化錫、氧化鐵、氧化鋅等）和P型半導(dǎo)體（如氧化鈷、氧化鉛、氧化銅、氧化鎳等）。當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體（如SnO2，ZnO）上，或還原型氣體吸附到P型半導(dǎo)體(如MoO2、CrO3)上時，將使多數(shù)載流子（價帶空穴）減少，電阻增大。相反，當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，或氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時，將使多數(shù)載流子（導(dǎo)帶電子）增加，電阻下降。知識點(diǎn)：電阻式氣敏傳感器的工作原理13、答：大多數(shù)氣敏器件裝加熱器是保證電阻式氣敏元件工作在高溫狀態(tài)，一般溫度范圍在200～450℃，其目的是為了使附著在測控部分的油霧、塵埃等有害物質(zhì)去掉，并加速氣體與金屬氧化物的氧化還原反響，提高器件的矯捷度和響應(yīng)速度。知識點(diǎn)：半導(dǎo)體式氣敏傳感器的工作原理14、答：各種易燃、易爆、有毒、有害氣體對人們的生產(chǎn)、生活以及人身安全造成極大的危害，人們能夠應(yīng)用相應(yīng)的氣敏傳感器來實(shí)現(xiàn)對這些氣體的檢測和報警，從而減稀有害氣體的危害。知識點(diǎn)：氣敏傳感器歸納15、答：電阻式濕敏傳感器是利用器件電阻值隨濕度變化的基根源理來進(jìn)行工作的，其感濕特點(diǎn)量為電阻值。知識點(diǎn)：電阻式濕敏傳感器的基根源理16、答：依照使用感濕資料的不同樣，電阻式濕敏傳感器可分為電解質(zhì)式、陶瓷式和高分子式三類。知識點(diǎn)：濕敏傳感器的分類17、答：(1)電解質(zhì)式(氯化鋰)優(yōu)點(diǎn)：滯后??；不受測試環(huán)境（如風(fēng)速）影響；檢測精度高達(dá)±5%。缺點(diǎn)：耐熱性差；不能夠用于露點(diǎn)以下測量；器件重復(fù)性差，使用壽命短。電流必定用交流，省得出現(xiàn)極化。陶瓷式的特點(diǎn)傳感器表面與水蒸氣的接觸面積大，易于水蒸氣的吸取與脫卻；陶瓷燒結(jié)體能耐高溫，物理、化學(xué)性質(zhì)牢固，適合采用加熱去污的方法恢復(fù)資料的濕敏特點(diǎn)；能夠經(jīng)過調(diào)整燒結(jié)體表面晶粒、晶粒界和細(xì)微氣孔的構(gòu)造，改進(jìn)傳感器濕敏特點(diǎn)。高分子式的特點(diǎn)測量濕度范圍大，工作溫度在0～50℃，響應(yīng)時間短（30s），測量范圍為0～100%RH，誤差在±5%RH左右。知識點(diǎn)：電阻式濕敏傳感器18、答：陶瓷式電阻濕敏傳感器的導(dǎo)電機(jī)理分為負(fù)特點(diǎn)和正特點(diǎn)兩種狀況：負(fù)特點(diǎn)濕敏半導(dǎo)體陶瓷的導(dǎo)電機(jī)理水分子中的氫原子擁有很強(qiáng)的正電場，當(dāng)水在半導(dǎo)體陶瓷表面吸附時，即可能從半導(dǎo)