반도체형 가스센서 작동원리, 가스센서의 종류와 장단점

소개

재료공학실험 예비보고서입니다.
반도체형 가스센서에 대해 좀 더 자세히 조사하였고 그 외의 가스센서의 종류와 장단점에 대해서도 서술하였습니다. 표 자료가 많습니다.

목차

1) 반도체형 가스센서의 작동원리에 대하여 간단히 설명하시오.
2) 가스센서의 종류와 특징 및 장단점에 대하여 기술하시오.

본문내용

1) 반도체형 가스센서의 작동원리에 대하여 간단히 설명하시오.

기체성분이 반도체의 표면에 흡착한다든지, 또는 미리 흡착해 있던 산소 등과 같은 흡착가스와 반응할 때 흡착분자와 반도체 표면과의 사이에 전자수수가 일어나고 반도체의 도전율과 표면 전위등이 변화한다. 또 고온이 되면 기상분자와의 상호작용은 반도체 내부에까지 진행되고 산화물 내부의 결함농도가 영향을 받아서 도전율이 변화한다. 이것이 반도체형 가스센서 검출원리이다. 반도체 가스센서의 실용소자는 일반적으로 다결정으로 이루어진 소결체 소자이기 때문에 입계가 갖는 큰 저항은 소자전체의 도전율에 영향을 미치고, 산소 흡착과 함께 입계의 양측에 발생한 공간전하층의 두께가 검출가스와의 상호작용에 의해 변화하여 소자의 전기저항이 변화한다. 대부분 대기 중에서 가열하여 사용되는 일이 많아 고온에서 안정한 금속산화물이 주로 사용된다. 금속 산화물은 반도체의 성질을 나타내는 것이 많고, 이중 금속원자가 과잉(산소 결핍)인 경우에는 n형 반도체, 금속원자가 결핍인 경우에는 p형 반도체가 된다.
n-type반도체는 , , 등이 있고, 이 경우에는 양이온(Sn, In, Zr 등)의 수보다 음이온(Oxygen)의 수가 정량적으로 적어서 과잉의 전자가 생겨나게 되고 이것이 전기전도도에 기여하게 된다. 이러한 n-type반도체는 부족한 산소종을 대기 중에서 흡착하여 양/음이온 개수비의 불균형을 해소하려고 하는 경향을 가지게 되는데 흡착된 산소종의 전기음성도에 기인하여 반도체내의 전기전도역할을 하는 전자가 흡착산소 표면에 국소화되어 있는 상태(즉, 사로잡혀 있는 상태)가 된다. 따라서, 이때는 전기전도성을 잃게 되며 만약 환원성가스(, ) 등에 이러한 상태의 n-type반도체가 노출되면 표면의 흡착산소가 이러한 기체종들과 반응하여 표면의 흡착산소를 다시 탈착시키게 된다.
이하생략

참고자료

· ES5 ( Electroanalytical chemical and Sensor Technology ) : 반도체형 가스 센서
· 권태하
· 한국전기화학회 | 1998년도 총회 및 추계학술발표회 초록집 | [1998년]
· 특별강연 / 반도체식 가스센서
· 박종욱(Jong Ook Park)
· 한국수소및신에너지학회 (구 한국수소에너지학회) | 1999년도 춘계학술대회 논문집 | [1999년]