[发明专利]一种气体传感装置

说明书

本发明公开了一种气体传感装置，气体传感装置包括：第一电源、等离子体模块和气体感应模块。第一电源用于提供大于30伏且小于8000伏的直流电；等离子体模块，与第一电源的负极连接，用于利用直流电进行放电；气体感应模块，与等离子体模块对应设置，与第一电源连接，用于与等离子体模块相互反应，产生电离现象；气体感应模块包括源电极、漏电极、金属氧化物和绝缘衬底；源电极、漏电极和金属氧化物搭载在绝缘衬底的表面，金属氧化物设置在源电极和漏电极之间；源电极与第二直流电源连接，漏电极和第一电源的正极连接，漏电极和第一电源的正极并均与地连接。本发明实现了在室温下的气体检测，提高了气体检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种气体传感装置。

背景技术

基于金属氧化物的电阻型气体传感器，可以检测多种气体，在工业生产和日常生活中具有广泛的应用，并具有成本低、检测速度快、体积小、可便携等优点。但是现有技术中基于金属氧化物的气体传感器需要在高的工作温度条件下(100-500℃)才能实现气体传感，在金属氧化物的底部设置有加热丝，这大大增加了该型传感器的能耗。基于金属氧化物的气体传感器的工作机制如下：表面吸附的O₂^-等活性离子和检测气体发生氧化反应，反应后，O₂^-所释放出的电子返回到氧化物中，使氧化物的电流增大，进而实现对气体的检测。在该工作机制下，检测灵敏度(即电流的变化比例)与表面O₂^-活性离子的吸附量和吸附类型密切相关。但是，该过程属于热激活的过程，需要靠高温来提高氧化物表面的电子浓度。而在室温下，受表面低电子浓度的限制，O₂^-在氧化物表面的吸附表现出较高的吸附势垒，使得O₂^-和活性更高的O^-(O^2-)离子吸附量少，这是造成基于金属氧化物的气体传感器无法实现室温气体传感的根本原因。因此，如何在室温下激活金属氧化物表面活性离子的吸附量和吸附类型，进而提高室温下的气体检测灵敏度，实现气体的准确检测，是目前迫切需要解决的关键科学问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体传感装置，以实现室温下的气体检测，提高气体检测灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供了一种气体传感装置，所述气体传感装置包括：

第一电源，用于提供大于30伏且小于8000伏的直流电；

等离子体模块，与所述第一电源的负极连接，用于利用所述直流电进行放电；

气体感应模块，与所述等离子体模块对应设置，与所述第一电源连接，用于与所述等离子体模块相互反应，产生电离现象；

所述气体感应模块包括源电极、漏电极、金属氧化物和绝缘衬底；所述源电极、所述漏电极和所述金属氧化物搭载在所述绝缘衬底的表面，所述金属氧化物设置在所述源电极和所述漏电极之间；

所述源电极与第二直流电源连接，所述漏电极和所述第一电源的正极连接，所述漏电极和所述第一电源的正极并均与地连接。

可选地，所述等离子体模块与所述气体感应模块之间为相对湿度大于10％且小于70％的空气。

可选地，所述第一电源为摩擦纳米发电机装置或直流脉冲电源。

可选地，所述摩擦纳米发电机装置包括：

摩擦纳米发电机，用于提供大于30伏且小于8000伏的交流电；

整流桥，分别与所述摩擦纳米发电机和所述等离子体模块连接，用于将所述交流电转换为直流电。

可选地，所述金属氧化物为氧化锌、氧化锡、氧化钨、氧化铁、氧化钛、氧化铜、氧化铟、氧化钴、氧化钒、氧化铬、氧化锗、氧化锰或氧化锆。