[发明专利]三电极式气体传感器及其制备方法和检测方法

说明书

本发明公开了一种三电极式气体传感器，包括第一电极、包裹在所述第一电极表面的气敏层以及分别位于气敏层的两个相对表面上的叉指电极、加热电极，气敏层上设置有用于引出第一电极的外接口，叉指电极包括第二电极、与第二电极相配合的第三电极。本发明还公开了三电极式气体传感器的制备方法和检测方法。本发明通过对金属基板进行微弧氧化直接制成气敏层和第一电极，再通过丝网印刷的方法制备第二电极和第三电极，极大的简化了传感器的结构的加工工艺，且具有良好的可靠性，同时将加热电极集成在气敏层下表面，提供传感器所需的工作温度，利用三个信号电极之间在置于气体环境前后的信号变化，实现多种气体检测，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及气体识别技术领域，尤其涉及一种三电极式气体传感器及其制备方法和检测方法。

背景技术

随着气体传感领域的不断发展，人们对气体传感器智能化和多功能化表现出更大的需求和更高的要求。如何扩展气体传感器的检测范围，实现单一传感器的多种气体检测一直是研究的热点。目前常用的方法是采用传感器芯片阵列技术，即将多个气体传感器芯片集成到一个传感器上，实现多种气体的检测。这种方法使传感器结构非常复杂，极大的增加了生产成本，而且制作起来也非常麻烦。

资料表明，一种气敏材料一般能对多种气体表现出不同程度的响应，包括ZnO、SnO₂、TiO₂等气敏材料及其复合材料，而一般气体传感器采用一对电极，检测一种信号，实现对单一气体的检测。这种方法极大的限制了气敏材料的检测范围，同时还易受其他气体的影响，造成检测结果不准确。所以，为了实现单一气敏材料具有识别多种气体的能力，需要借助三电极结构，但这也导致传感器需要更加复杂的结构设计。

所以，针对以上技术问题，有必要提出一种新的气体传感器及其制备方法和检测方法。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种三电极式气体传感器及其制备方法和检测方法。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种三电极式气体传感器，包括第一电极、包裹在所述第一电极表面的气敏层以及分别位于所述气敏层的两个相对表面上的叉指电极、加热电极，所述气敏层上设置有用于引出所述第一电极的外接口，所述叉指电极包括第二电极、与所述第二电极相配合的第三电极。

作为本发明的进一步改进，所述气敏层通过在金属基板表面进行微弧氧化形成，所述金属基板未氧化的部分形成所述第一电极。

作为本发明的进一步改进，所述叉指电极和加热电极均通过丝网印刷分别形成在所述气敏层的上表面、下表面。

作为本发明的进一步改进，所述外接口位于所述气敏层的下表面。

一种三电极式气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供一金属基板，对金属基板进行预处理；

(2)对金属基板进行加工，分别形成第一电极和气敏层；

(3)在气敏层的两个相对表面分别形成叉指电极、加热电极；

(4)在气敏层上形成外接口。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中，加工的方式包括微弧氧化加工、阳极氧化加工、等离子喷涂加工或磁控溅射加工。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中，在气敏层的上表面、下表面均进行丝网印刷分别形成叉指电极、加热电极。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)中，用砂纸在气敏层的下表面打磨形成外接口，使第一电极裸露。

一种三电极式气体传感器的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将传感器置于目标气体环境中；