專利名稱：ZnO氧傳感器及其檢測電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氧傳感器，尤其是一種ZnO氧傳感器，和含有該ZnO氧傳感器的檢測電路。
背景技術：
市場上的氧傳感器主要由ZrO2陶瓷制作而成，通過ZrO2傳導氧離子來進行導電，由其導電能力好壞判斷氧氣濃度。因為ZrO2陶瓷必須在300攝氏度以上傳導氧離子，因此這種傳感器在高溫加熱下才能工作。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于:提供一種適用范圍廣、制作簡便、成本低廉的ZnO氧傳感器和含有該ZnO氧傳感器的檢測電路。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型可采取下述技術方案:本實用新型一種ZnO氧傳感器，包括玻璃襯底，在所述玻璃襯底的上表面設有納米ZnO層,該納米ZnO層的上表面設有兩個電極。所述納米ZnO層的厚度為lOOnm。所述兩個電極均為鋁電極。一種含有所述的ZnO氧傳感器的檢測電路，包括電流計、ZnO氧傳感器、直流電源、開關及一個與市電連接的紫外光燈，所述電流計、ZnO氧傳感器和開關依次串聯(lián)后連接于所述直流電源的正負極，·所述紫外光燈聚焦于所述ZnO氧傳感器的兩個鋁電極之間的區(qū)域。與現(xiàn)有的ZrO2氧傳感器相比，采用上述結(jié)構的本實用新型，具有以下有益效果:1、可以在室溫下工作，不需要加熱；2、對總氣壓大小沒有限制；此外測試范圍寬，氧氣分壓在0.1Pa IOOOOOPa范圍內(nèi)，都可以較為準確測試；3、測試精度為3%，雖然不如ZrO2氧傳感器精度高，也可以滿足一般科學研究需要；4、成本低廉，制作簡便，結(jié)構簡單。利用電子或化學實驗室里常見的旋涂儀、蒸鍍系統(tǒng)等設備可以直接制作ZnO氧傳感器，無須專門購買生產(chǎn)儀器。

圖1是本實用新型的結(jié)構示意圖；圖2是含有ZnO氧傳感器的檢測電路示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型一種ZnO氧傳感器，包括玻璃襯底1，在所述玻璃襯底I的上表面設有納米ZnO層2，所述納米ZnO層2的厚度為lOOnm，該納米ZnO層2的上表面設有兩個鋁電極3、4。如圖2所示，本實用新型一種含有所述ZnO氧傳感器的檢測電路，包括電流計5、ZnO氧傳感器6、直流電源7、開關8及一個與市電連接的紫外光燈9，所述電流計5、ZnO氧傳感器6和開關8依次串聯(lián)后連接于所述直流電源7的正負極，所述紫外光燈9聚焦于所述ZnO氧傳感器6的兩個鋁電極3、4之間的區(qū)域。ZnO納米晶體是一種尺度在納米級的晶體，具有比表面積大的特點。在常溫下可以通過化學吸附方式吸附空氣中的氧氣。吸附氧氣后，氧氣分子可以束縛晶體表面的電子，阻礙其運動。由于ZnO納米晶體的自由電子主要通過表面輸運，若表面的電子被吸附的氧分子所束縛，根據(jù)半導體的電阻公式:P =1/ 6 =q* (η* μ η+ ρ* μ ρ)(其中ρ為晶體電阻率，6為晶體電導率，q為一個電子所帶電荷，η為晶體中電子濃度，μ η為晶體中電子遷移率，P為晶體中空穴濃度，μ P為晶體中空穴遷移率)，由ZnO納米晶體制成ZnO氧傳感器6的電阻會增加。若給予紫外線照射，ZnO氧傳感器6的電阻R與空氣中氧氣分壓Ptj2嚴格符合關系:R=c* Po2b……[公式I](其中b，c為ZnO氧傳感器6的儀器常數(shù)，可以通過實驗標定)。因此，若加在ZnO氧傳感器6兩端的電壓U已知(電源工作電壓)，再由電流計測得電路電流值I，由歐姆定律可以得到ZnO氧傳感器6電阻R=U/I……[公式2]。將測得ZnO氧傳感器6電阻代入[公式I]，可以換算得到空氣中氧氣濃度?！ど鲜鰴z測電路的使用方法:1.將檢測電路放置于待測氣氛中，保持一段時間，吸附完全。2.合上開關8使ZnO氧傳感器6通電，打開紫外光燈9，使紫外線聚焦于ZnO氧傳感器6上兩個鋁電極之間的部分。3.待電流計5示數(shù)恒定后，讀出電流值，由[公式2]計算得到器件電阻值，再由[公式I]換算得到氧氣濃度。注意事項:1、工作常數(shù)b、c需要事先在一系列已知氧氣濃度的氣氛中標定獲得；2、空氣中的水分會影響器件的電阻，必須對氣體進行除濕。
權利要求1.一種ZnO氧傳感器，包括玻璃襯底(I )，其特征在于:在所述玻璃襯底(I)的上表面設有納米ZnO層(2)，該納米ZnO層(2)的上表面設有兩個電極。
2.根據(jù)權利要求1所述的ZnO氧傳感器，其特征在于:所述納米ZnO層(2)的厚度為lOOnm。
3.根據(jù)權利要求2所述的ZnO氧傳感器，其特征在于:所述兩個電極均為鋁電極(3、4)。
4.一種含有權利要求3所述的ZnO氧傳感器的檢測電路，其特征在于:包括電流計(5)、Zn0氧傳感器(6)、直流電源(7)、開關(8)及一個與市電連接的紫外光燈(9)，所述電流計(5)、Zn0氧傳感器(6)和開關(8)依次串聯(lián)后連接于所述直流電源(7)的正負極，所述紫外光燈(9)聚焦于所述ZnO 氧傳感器(6)的兩個鋁電極(3、4)之間的區(qū)域。
專利摘要本實用新型公開了一種ZnO氧傳感器及其檢測電路，所述ZnO氧傳感器包括玻璃襯底，在所述玻璃襯底的上表面設有納米ZnO層，該納米ZnO層的上表面設有兩個電極。所述檢測電路，包括電流計、ZnO氧傳感器、直流電源、開關及一個與市電連接的紫外光燈，所述電流計、ZnO氧傳感器和開關依次串聯(lián)后連接于所述直流電源的正負極，所述紫外光燈聚焦于所述ZnO氧傳感器的兩個鋁電極之間的區(qū)域。本實用新型提供了一種適用范圍廣、制作簡便、成本低廉的ZnO氧傳感器和含有該ZnO氧傳感器的檢測電路。
文檔編號G01N27/12GK203133017SQ20132011095
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權日2013年3月11日
發(fā)明者張昶 申請人:張昶