半导体传感器项目可行性研究报告范文
半导体传感器项目
可
行
性
研
究
报
告
中咨国联出品
目录
第一章总论 (9)
1.1项目概要 (9)
1.1.1项目名称 (9)
1.1.2项目建设单位 (9)
1.1.3项目建设性质 (9)
1.1.4项目建设地点 (9)
1.1.5项目负责人 (9)
1.1.6项目投资规模 (10)
1.1.7项目建设规模 (10)
1.1.8项目资金来源 (12)
1.1.9项目建设期限 (12)
1.2项目建设单位介绍 (12)
1.3编制依据 (12)
1.4编制原则 (13)
1.5研究范围 (14)
1.6主要经济技术指标 (14)
1.7综合评价 (16)
第二章项目背景及必要性可行性分析 (17)
2.1项目提出背景 (17)
2.2本次建设项目发起缘由 (19)
2.3项目建设必要性分析 (19)
2.3.1促进我国半导体传感器产业快速发展的需要 (20)
2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (20)
2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (21)
2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (21)
2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (21)
2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (22)
2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (22)
2.4项目可行性分析 (23)
2.4.1政策可行性 (23)
2.4.2市场可行性 (23)
2.4.3技术可行性 (23)
2.4.4管理可行性 (24)
2.4.5财务可行性 (24)
2.5半导体传感器项目发展概况 (24)
2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (25)
2.5.2试验试制工作情况 (25)
2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (25)
2.5.4半导体传感器项目建议书的编制、提出及审批过程 (26)
2.6分析结论 (26)
第三章行业市场分析 (27)
3.1市场调查 (27)
3.1.1拟建项目产出物用途调查 (27)
3.1.2产品现有生产能力调查 (27)
3.1.3产品产量及销售量调查 (28)
3.1.4替代产品调查 (28)
3.1.5产品价格调查 (28)
3.1.6国外市场调查 (29)
3.2市场预测 (29)
3.2.1国内市场需求预测 (29)
3.2.2产品出口或进口替代分析 (30)
3.2.3价格预测 (30)
3.3市场推销战略 (30)
3.3.1推销方式 (31)
3.3.2推销措施 (31)
3.3.3促销价格制度 (31)
3.3.4产品销售费用预测 (31)
3.4产品方案和建设规模 (32)
3.4.1产品方案 (32)
3.4.2建设规模 (32)
3.5产品销售收入预测 (33)
3.6市场分析结论 (33)
第四章项目建设条件 (34)
4.1地理位置选择 (34)
4.2区域投资环境 (35)
4.2.1区域概况 (35)
4.2.2地形地貌条件 (35)
4.2.3气候条件 (35)
4.2.4交通区位条件 (36)
4.2.5经济发展条件 (37)
第五章总体建设方案 (39)
5.1总图布置原则 (39)
5.2土建方案 (39)
5.2.1总体规划方案 (39)
5.2.2土建工程方案 (40)
5.3主要建设内容 (41)
5.4工程管线布置方案 (42)
5.4.2供电 (44)
5.5道路设计 (46)
5.6总图运输方案 (46)
5.7土地利用情况 (46)
5.7.1项目用地规划选址 (46)
5.7.2用地规模及用地类型 (46)
第六章产品方案 (49)
6.1产品方案 (49)
6.2产品性能优势 (49)
6.3产品执行标准 (49)
6.4产品生产规模确定 (49)
6.5产品工艺流程 (50)
6.5.1产品工艺方案选择 (50)
6.5.2产品工艺流程 (50)
6.6主要生产车间布置方案 (57)
6.7总平面布置和运输 (57)
6.7.1总平面布置原则 (57)
6.7.2厂内外运输方案 (57)
6.8仓储方案 (58)
第七章原料供应及设备选型 (59)
7.1主要原材料供应 (59)
7.2主要设备选型 (59)
7.2.1设备选型原则 (60)
7.2.2主要设备明细 (60)
第八章节约能源方案 (63)
8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (63)
8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (63)
8.2.1能源消耗种类 (63)
8.2.2能源消耗数量分析 (64)
8.3项目所在地能源供应状况分析 (64)
8.4主要能耗指标及分析 (64)
8.4.1项目能耗分析 (64)
8.4.2国家能耗指标 (65)
8.5节能措施和节能效果分析 (65)
8.5.1工业节能 (65)
8.5.2电能计量及节能措施 (66)
8.5.3节水措施 (66)
8.5.4建筑节能 (67)
8.6结论 (68)
第九章环境保护与消防措施 (69)
9.1设计依据及原则 (69)
9.1.1环境保护设计依据 (69)
9.1.2设计原则 (69)
9.2建设地环境条件 (69)
9.3 项目建设和生产对环境的影响 (70)
9.3.1 项目建设对环境的影响 (70)
9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (71)
9.4 环境保护措施方案 (72)
9.4.1 项目建设期环保措施 (72)
9.4.2 项目运营期环保措施 (73)
9.4.3环境管理与监测机构 (74)
9.5绿化方案 (75)
9.6消防措施 (75)
9.6.1设计依据 (75)
9.6.2防范措施 (75)
9.6.3消防管理 (77)
9.6.4消防设施及措施 (77)
9.6.5消防措施的预期效果 (78)
第十章劳动安全卫生 (79)
10.1 编制依据 (79)
10.2概况 (79)
10.3 劳动安全 (79)
10.3.1工程消防 (79)
10.3.2防火防爆设计 (80)
10.3.3电气安全与接地 (80)
10.3.4设备防雷及接零保护 (80)
10.3.5抗震设防措施 (81)
10.4劳动卫生 (81)
10.4.1工业卫生设施 (81)
10.4.2防暑降温及冬季采暖 (82)
10.4.3个人卫生 (82)
10.4.4照明 (82)
10.4.5噪声 (82)
10.4.6防烫伤 (82)
10.4.7个人防护 (82)
10.4.8安全教育 (83)
第十一章企业组织机构与劳动定员 (84)
11.1组织机构 (84)
11.2激励和约束机制 (84)
11.3人力资源管理 (85)
11.4劳动定员 (85)
11.5福利待遇 (86)
第十二章项目实施规划 (87)
12.1建设工期的规划 (87)
12.2 建设工期 (87)
12.3实施进度安排 (87)
第十三章投资估算与资金筹措 (89)
13.1投资估算依据 (89)
13.2建设投资估算 (89)
13.3流动资金估算 (91)
13.4资金筹措 (91)
13.5项目投资总额 (92)
13.6资金使用和管理 (97)
第十四章财务及经济评价 (98)
14.1总成本费用估算 (98)
14.1.1基本数据的确立 (98)
14.1.2产品成本 (99)
14.1.3平均产品利润与销售税金 (100)
14.2财务评价 (100)
14.2.1项目投资回收期 (100)
14.2.2项目投资利润率 (101)
14.2.3不确定性分析 (101)
14.3综合效益评价结论 (104)
第十五章风险分析及规避 (106)
15.1项目风险因素 (106)
15.1.1不可抗力因素风险 (106)
15.1.2技术风险 (106)
15.1.3市场风险 (106)
15.1.4资金管理风险 (107)
15.2风险规避对策 (107)
15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (107)
15.2.2技术风险规避对策 (107)
15.2.3市场风险规避对策 (107)
15.2.4资金管理风险规避对策 (108)
第十六章招标方案 (109)
16.1招标管理 (109)
16.2招标依据 (109)
16.3招标范围 (109)
16.4招标方式 (110)
16.5招标程序 (110)
16.6评标程序 (111)
16.7发放中标通知书 (111)
16.8招投标书面情况报告备案 (111)
16.9合同备案 (111)
第十七章结论与建议 (112)
17.1结论 (112)
17.2建议 (112)
附表 (113)
附表1 销售收入预测表 (113)
附表2 总成本表 (114)
附表3 外购原材料表 (115)
附表4 外购燃料及动力费表 (116)
附表5 工资及福利表 (117)
附表6 利润与利润分配表 (118)
附表7 固定资产折旧费用表 (119)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (120)
附表9 流动资金估算表 (121)
附表10 资产负债表 (122)
附表11 资本金现金流量表 (123)
附表12 财务计划现金流量表 (124)
附表13 项目投资现金量表 (126)
附表14 借款偿还计划表 (128)
附表 (130)
附表1 销售收入预测表 (130)
附表2 总成本费用估算表 (131)
附表3 外购原材料表 (132)
附表4 外购燃料及动力费表 (133)
附表5 工资及福利表 (134)
附表6 利润与利润分配表 (135)
附表7 固定资产折旧费用表 (136)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (137)
附表9 流动资金估算表 (138)
附表10 资产负债表 (139)
附表11 资本金现金流量表 (140)
附表12 财务计划现金流量表 (141)
附表13 项目投资现金量表 (143)
附表14借款偿还计划表 (145)
第一章总论
总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。总论章可根据项目的具体条件，参照下列内容编写。（本文档当前的正文文字都是告诉我们在该处应该写些什么，当您按要求写出后，这些说明文字的作用完成，就可以删除了。编者注）
1.1项目概要
1.1.1项目名称
企业或工程的全称，应和项目建议书所列的名称一致
半导体传感器生产项目
1.1.2项目建设单位
承办单位系指负责项目筹建工作的单位，应注明单位的全称和总负责人
中咨国联项目管理咨询有限公司
1.1.3项目建设性质
新建或技改项目
1.1.4项目建设地点
本项目建设地点为陕西省兴平市庄头镇工业园区
1.1.5项目负责人
高建
1.1.6项目投资规模
本次项目的总投资为XXX万元，其中，建设投资为XX万元（土建工程为XXX万元，设备及安装投资XXX万元，土地费用XXX万元，其他费用为XX万元，预备费XX万元），铺底流动资金为XX万元。
本次项目建成后可实现年均销售收入为XX万元，年均利润总额XX 万元，年均净利润XX万元，年上缴税金及附加为XX万元，年增值税为XX万元；投资利润率为XX%，投资利税率XX%，税后财务内部收益率XX%，税后投资回收期(含建设期)为5.47年。
项目的总投资为17000.00万元，其中，建设投资为10000.00万元（土建工程为3234.00万元，设备及安装投资4565.00万元，土地费用750.00万元，其他费用为1189.16万元，预备费261.84万元），建设期利息为367.50万元，铺底流动资金为6632.50万元。
项目建成后，达产年可实现年产值50000.00万元，年均销售收入为39545.45万元，年均利润总额10350.34万元，年均净利润7762.75万元，年均上缴税金及附加为222.61万元，年均上缴增值税为2226.11万元；投资利润率为60.88%，投资利税率75.29%，税后财务内部收益率50.24%，税后投资回收期(含建设期)为3.22年。
1.1.7项目建设规模
主要产品及副产品品种和产量，案例如下：
本次“半导体传感器产业项目”建成后主要生产产品：半导体传感器
达产年设计生产能力为：年产半导体传感器产品XXX(产量)。
项目总占地面积XX亩，总建筑面积XXX.00平方米；主要建设内容
及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
工程类别工段名称层数占地面积（m2）建筑面积（m2）
1、主要生产系统生产车间1 1 生产车间2 1 生产车间3 1 生产车间4 1 原料库房 1 成品库房 1
2、辅助生产系统
办公综合楼8 技术研发中心 4 倒班宿舍、食堂 5 供配电站及门卫室 1 其他配套建筑工程 1 合计
行政办公及生活设施占地面积
3、辅助设施道路及停车场 1 绿化 1
本项目建成后主要生产产品为半导体传感器，达产年设计产能为：年产半导体传感器系列产品XXX万吨。
本次建设项目占地面积50亩，总建筑面积20020.00 平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
序号单体名称占地面积（m2）层数建筑面积（m2）
1 标准工业厂房9000.00 1 9000.00
2 标准库房4600.00 1 4600.00
3 办公综合楼800.00 3 2400.00
4 职工宿舍、食堂800.00 4 3200.00
5 配电房220.00 1 220.00
6 门卫室40.00 1 40.00
7 环保处理站300.00 1 300.00
8 其他辅助设施260.00 1 260.00
合计16020.00 20020.00
行政办公及其他设施占地面积1060.00
公共设施道路及硬化9800.00 9800.00 绿化4200.00 4200.00
1.1.8项目资金来源
本次项目总投资资金XX.00万元人民币，其中由项目企业自筹资金XX.00万元，申请银行贷款XX.00万元。
本项目总投资资金17000.00万元人民币，资金来源为项目企业自筹资金12000.00万元，申请银行贷款5000.00万元。
1.1.9项目建设期限
本次项目建设期从2018年XX月至2019年XX月，工程建设工期为XX个月。
本项目建设从2018年6月—2020年5月，建设工期共计24个月。
1.2项目建设单位介绍
项目公司简介
1.3编制依据
在可行性研究中作为依据的法规、文件、资料、要列出名称、来源、发布日期。并将其中必要的部分全文附后，作为可行性研究报告的附件，这些法规、文件、资料大致可分为四个部分：
项目主管部门对项目的建设要求所下达的指令性文件；对项目承办单位或可行性研究单位的请示报告的批复文件。
可行性研究开始前已经形成的工作成果及文件。
国家和拟建地区的工业建设政策、法令和法规。
根据项目需要进行调查和收集的设计基础资料。
案例如下：
1.《中华人民共和国国民经济和社会发展“十三五”规划纲要》；
2.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》；
3.《产业“十三五”发展规划》；
4.《本省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；
5.《国家战略性新兴产业“十三五”发展规划》；
6.《国家产业结构调整指导目录（2011年本）》；
7.《建设项目经济评价方法与参数及使用手册》（第三版）；
8.《工业可行性研究编制手册》；
9.《现代财务会计》；
10.《工业投资项目评价与决策》；
11.项目公司提供的发展规划、有关资料及相关数据；
12.国家公布的相关设备及施工标准。
1.4编制原则
（1）充分利用企业现有基础设施条件，将该企业现有条件（设备、场地等）均纳入到设计方案，合理调整，以减少重复投资。
（2）坚持技术、设备的先进性、适用性、合理性、经济性的原则，采用国内最先进的产品生产技术，设备选用国内最先进的，确保产品的质量，以达到企业的高效益。
（3）认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范。
（4）设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高能源的重复利用率。
（5）注重环境保护，在建设过程中采用行之有效的环境综合治理措施。
（6）注重劳动安全和卫生，设计文件应符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规范要求。
1.5研究范围
本研究报告对企业现状和项目建设的可行性、必要性及承办条件进行了调查、分析和论证；对产品的市场需求情况进行了重点分析和预测，确定了本项目的产品生产纲领；对加强环境保护、节约能源等方面提出了建设措施、意见和建议；对工程投资、产品成本和经济效益等进行计算分析并作出总的评价；对项目建设及运营中出现风险因素作出分析，重点阐述规避对策。
1.6主要经济技术指标
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标
一主要指标
1 总占地面积亩
2 总建筑面积㎡
3 道路㎡
4 绿化面积㎡
5 总投资资金，其中：万元
建筑工程万元
设备及安装费用万元
土地费用万元
二主要数据
1 达产年年产值万元
2 年均销售收入万元
3 年平均利润总额万元
4 年均净利润万元
5 年销售税金及附加万元
6 年均增值税万元
7 年均所得税万元
8 项目定员人
9 建设期月
三主要评价指标
1 项目投资利润率% 29.80%
2 项目投资利税率% 40.55%
3 税后财务内部收益率% 18.97%
4 税前财务内部收益率% 26.51%
5 税后财务静现值(ic=10%)万元
6 税前财务静现值(ic=10%)万元
7 投资回收期(税后)含建设期年 5.47
8 投资回收期(税前)含建设期年 4.36
9 盈亏平衡点% 45.18%
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标一主要指标
1 总占地面积亩50.00
2 总建筑面积㎡20020.00
3 达产年设计生产能力万吨/年10.00
4 总投资资金，其中：万元17000.00 4.1 建筑工程费用万元3234.00 4.2 设备及安装费用万元4565.00 4.3 土地费用万元750.00 4.4 其他费用万元1189.16 4.
5 预备费用万元261.84 4.
6 建设期利息万元367.50 4.
7 铺底流动资金万元6632.50 二主要数据
1 正常达产年年产值万元50000.00
2 计算期内年均销售收入万元39545.45
3 年平均利润总额万元10350.34
4 年均净利润万元7762.75
5 年销售税金及附加万元222.61
部分习题参考答案(传感器原理及应用,第10章)
部分习题参考答案 第10章半导体式化学传感器 10.1什么是半导体气体传感器？它有哪些基本类型？气体传感器的发展动态如何？ 10.2半导体气体传感器主要有哪几种结构？各种结构气体传感器的特点如何？ 10.3如何提高半导体气体传感器的选择性？根据文献举例说明，目前实用气体检测 方法常用哪些气敏传感器？它有什么特点？ 10.4半导体气体传感器为什么要在高温状态下工作？加热方式有哪几种？加热丝可 以起到什么作用？ 10.5查找文献说明近年有哪些新性的气体传感器。 10.6什么是绝对湿度？什么是相对湿度？表示空气湿度的物理量有哪些？如何表示？ 10.7湿度传感器的种类有哪些？主要参数有哪些？简述氯化锂湿度传感器的感湿原理。 10.8简述半导体湿敏陶瓷的感湿机理。半导体陶瓷湿敏传感器有那些特点？ 10.9离子选择电极是如何分类的？离子选择电极分析法有什么特点？试述离子选择 电极的结构与测量原理。 答案: 10.1 答：（略） 10.2 答: 1）按构成气敏传感器的材料可分为半导体和非半导体两大类；按半导体的物
理特性，气敏传感器可分为电阻型和非电阻型。 2）早期电化学和光学方法，其检测速度慢、设备复杂、使用不方便；新型 金属氧化物半导体传感器由于灵敏度高、体积小、使用方便，已广泛用于检测、分析领域。电阻型气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值变化，电阻型气敏传感器是目前使用较广泛的一种气敏元件，传感器主要由敏感元件、加热器、外壳三部分组成。非电阻型气敏传感器有不同类型，如利用MOS二极管的电容-电压特性变化，利用MOS场效应管的阈值电压的变化，利用肖特基金属半导体二极管的势垒变化进行气体检测。 10.3 答：（略） 10.4答： 1）因为在常温下，电导率变化不大，达不到检测目的，因此以上结构的气敏元件都有电阻丝加热器，加热时间2?3分钟，最佳工作温度为200r?400r 2）加热方式分为直热式和旁热式。电阻型气敏传感器加热的目的有两个方 面的因素，一是为了加速气体吸附和上述的氧化还原反应，提高灵敏度和响应速度，另外使附着在传感器元件壳面上的油雾、尘埃烧掉。 10.5答：（略） 10.6 答： 1）绝对湿度指单位体积空气内所含水汽的质量，一般用每立方米空气中所 含水汽的克数表示
半导体传感器发展现状及其检测的重要性
8、半导体传感器发展现状及其检测的重要性 1、展望未来，传感技术的发展趋势将是：①敏感材料；半导体硅仍是半导体传感器的最重要材料-其他半导体材料将作为特殊补充材料而得到发展、②新技术、新工艺；许多新技术、新工艺如直接键合技术、牺牲层技术、多晶硅制备技术、微机械加工技术等将被J “泛应用，并将开发出多种新型传感器：③新型传感器。新型传感器将向固态化、集成化、多功能化和智能化方向发展，从而新产品不断出现，性能和质量不断提高，性能价格比大大改进．④应用、传感器与计算机相结合既能够改进传感器的测。 2、半导体传感器市场从1998年的126亿美元增长到2008年的218亿美元+MEMS传感器将成为全世界增K最快的产品之一，其可靠性、技术附加值高，市场回报率大干传统产业：传感器传感器产业是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。其应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。世界上传感器品种达到3万余种，美、日，英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国家重点开发的关键技术之一；1．发展现状和趋势目前，全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构6000余家?其中以美、日、俄等国实力较强。 3、目前国际上各类半导体力敏传感器中，高精度仅占1---2％，一般精度占30％，廉价实用的低档产品占60---70％，就精度和可靠性而言，目前半导体传感器尚不及结构型传感器。半导体力敏传感器已广泛应用于工业自动化控制系统、交通运输、医疗仪表、航天、航空及家用电器领域，如美国仅1989年已有3000万只以上的半导体压力传感器用于汽车上。据初步统计，国内有数十个单位从事研制、生产各类半导体力敏传感器，分布在全国十余个省市，生产的品种有半导体应变片及各类压阻式力敏传感器两大类，产品多至几千只，少则几百只。．近年来，力敏传感器研究主要集中在微机械加工和封装技术等方面，其主要内容有：1)控制终端的腐蚀技术。国外先进的工厂能做到4英寸硅片。 4、现代工业中自动化装置的品种、类型繁多．但一般来说，它由信息获得、信息转换、信息处理、信息传送及信息执行等环节组成。在实现自动化过程中，信息的获得是极其重要的组成环节，只有精确、及时地将被控对象的各项参数检测出来，并转换成为容易传送和处理的信号，整个系统才能正常地工作。因此工程检测又是自动化技术必不可少的内容之一。
气敏传感器及其工作原理
气敏传感器及其工作原理 指导老师：雷家珩 汇报者：周华 汇报时间：2011.11.2
目录 ?气敏传感器定义 ?气敏传感器分类 ?气敏传感器工作原理 ?气敏传感器的应用 ?气敏传感器研究现状与发展趋势 ?参考文献
1 气敏传感器定义 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
2 气敏传感器分类半导体式气敏传感器 气敏传感器 绝缘体气敏传感器 电化学气敏传感器 光干涉式气敏传感器 热传导式气敏传感器 红外线吸收散式气敏传感 器电阻型 非电阻型接触燃烧式型电容式恒电位电解式伽伐尼电池式
3 气敏传感器工作原理 3.1 半导体气敏传感器工作原理 ●半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网 等构成,它是在气敏部分的SnO 2、Fe 2 O 2 、ZnO 2 等金属氧化物中添 加Pt、Pd等敏化剂的传感器。 ●半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。
这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向 的气体有O 2和NO x ,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件 的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H 2 、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。 图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示
《传感器技术》习题答案第10章
第十章气敏和湿敏传感器 1. 答：按照半导体变化的物理性质，可分为电阻型和非电阻型两种。电阻型半导体气敏元件是利用半导体接触气体时，其阻值的改变来检测气体的成分或浓度，是目前广泛应用的气体传感器之一，按结构分：烧结型、薄膜型和厚膜型三种，敏感体一般都需要在一定的温度下才能正常工作，保证测量灵敏度和响应速度，加热器是不可缺少的。这类气敏器件的优点是：工艺简单，价格便宜，使用方便；对气体浓度变化响应快；即使在低浓度（3000mg/kg）下，灵敏度也很高。其缺点在于：稳定性差，老化较快，气体识别能力不强；各器件之间的特性差异大等，在使用中受环境温湿度影响较大，需要改进。。 非电阻型半导体气敏元件根据其对气体的吸附反应，使其某些有关特性发生变化，对气体进行直接或间接检测。这类器件的制造工艺成熟，便于器件集成化，因而其性能稳定且价格便宜。利用特定材料还可以使器件对某些气体特别敏感。 2. 答：导电机理可以用吸附效应来解释。在半导体表面原子性质特别活跃，很容易吸附气体分子。当气体分子的亲和能（电势能）大于半导体表面的电子逸出功时，吸附分子将从半导体表面夺取电子而变成负离子吸附，被称为氧化型气体，是电子接收性气体，如氧气、氧化氮等。当N型半导体表面形成负离子吸附时，表面多数载流子（电子）浓度减少，电阻增加；对于P型半导体，则表面多数载流子（空穴）浓度增大，电阻减小。若气体分子的电离能小于半导体表面的电子逸出功时，则气体供给半导体表面电子，形成正离子吸附，被称为还原型气体，是电子供给性气体，如H2、CO、C2H5OH（乙醇）及各种碳氢化合物。当N型半导体表面形成正离子吸附时，多数载流子（电子）浓度增加，电阻减小；对于P型半导体，则多数载流子（空穴）浓度减少，电阻增加。利用半导体表面电阻变化就可以检测出气体的种类和浓度。 3. 答：传感器均由三部分组成：敏感体及其依附的基底、加热器以及信号引出电级，按其结构不同分为烧结型、薄膜型和厚膜型三种。
第10章 气敏传感器及其应用
第10章气敏传感器及其应用 在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。 气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。 它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 气敏传感器的实物如图10-1所示。 图10-1 气敏传感器实物图 10.1气敏电阻 气敏电阻就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 10.1.1气敏传感器的工作原理 由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必须快而准。 利用SnO2（氧化锡）金属氧化物半导体气敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。还有许多易爆可燃气体、酒精气体、汽车尾气等有毒气体的进行探测的传感器。 常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂
第10章气敏传感器.
第十章 气敏传感器 10.1接触燃烧式气敏元件 1. 检测原理 可燃性气体(H2、CO 、CH4等)与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大。 一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高(低于10％)，可燃性气体可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度有关。 空气中可燃性气体浓度愈大，氧化反应(燃烧)产生的反应热量(燃烧热)愈多，铂丝的温度变化(增高)愈大，其电阻值增加的就越多。 因此，只要测定作为敏感件的铂丝的电阻变化值(ΔR)，就可检测空气中可燃性气体的浓度。 实际使用的检测元件：使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其寿命较短，所以，实际应用的检测元件，都是在铂丝圈外面涂覆一层氧化物触媒。这样既可以延长其使用寿命，又可以提高检测元件的响应特性。 2. 连接电路 如图10-1，F1是检测元件，F2是补偿元件，其作用是补偿可燃性气体接触燃烧以外的环境温度、电源电压变化等因素所引起的偏差。 图10-1 接触燃烧式气体敏感元件的桥式电路 工作时，要求在F1和F2上保持100mA ～200mA 的电流通过，以供可燃性气体在检测元件F1上发生氧化反应(接触燃烧)所需要的热量。当检测元件F1与可燃性气体接触时，由于剧烈的氧化作用(燃烧)，释放出热量，使得检测元件的温度上升，电阻值相应增大，桥式电路不再平衡，在A 、B 间产生电位差E 。 ()()???????????? ??+-?++?+=2110211R R R R R R R R E E F F F F F （式10-1） 因为ΔRF 很小，且RF1?R1=RF2?R2 ，则有
第10章 气敏、湿敏传感器
一、气敏电阻传感器 气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。气敏电阻形式繁多，可以检测各种特定对象的气体，如各种还原性气体。 1．还原性气体传感器 所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、 氢气等。 【举例】各种可燃性气体传感器 如，酒精传感器、煤气报警器、液化气报警器、一氧化碳传感器、甲烷传感器等。2．二氧化钛氧浓度传感器 半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体，对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。 TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路介绍 【举例】氧浓度传感器可用于汽车尾气测量 气敏半导体的灵敏度较高，它较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警。 二、湿敏电阻传感器 湿度包括：绝对湿度和相对湿度，湿度对电子元件的影响很大。 检测湿度的手段很多，如毛发湿度计、干湿球湿度计、石英振动式湿度计、微波湿度计、电容湿度计、电阻湿度计等，本节介绍陶瓷湿敏电阻式湿度传感器。图2－19是陶瓷湿敏电阻传感器的结构、外形及测量转换电路框图，它主要用于测量空气的相对湿度。 新型传感器包括气敏传感器、湿敏传感器、微传感器、光栅传感器、光电式传感器、光纤传感器、集成化智能传感器等。本章分别介绍了这些新型传感器概念、工作原理、性能参数、应用领域等相关问题。
第10章气敏、湿敏传感器 本章主要内容 10.1 气敏传感器 一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类 1. 定义 2. 结构：半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。 3. 分类：按其制造工艺，分为烧结型、薄膜型和厚膜型；按加热方式不同，可分为直热式和旁热式两种气敏器件。 二. 半导体气敏材料的气敏机理 三. SnO2 系列气敏器件 1. 主要特性 2. 检测电路 四. 气敏传感器的应用 1 简易家用气体报警 2 有害气体鉴别、报警与控制电路 3 防止酒后开车控制器 10.2 湿敏传感器 一．半导体陶瓷湿敏电阻 1. 负特性湿敏半导瓷的导电原理 2 正特性湿敏半导瓷的导电原理 二. 典型半导瓷湿敏元件
半导体传感器的原理应用及发展
半导体传感器的原理、应用及发展摘要：本文主要评述半导体传感器例如磁敏，色敏，离子敏，气敏，湿敏的传感器的原理，各行业的应用及目前的发展前景。 关键词：半导体传感器，磁敏、色敏、离子敏、气敏、湿敏、工作原理、现状、发展趋势、应用 一、概述 由于电子技术的飞速发展，以半导体传感器为代表的各种固态传感器相继问世，半导体传感器以其易于实现集成化，微型化，灵敏度高等诸多优点，一直引起世界各国科学家的重视和兴趣，并且越来越多的应用于各个行业。 半导体传感器利用半导体材料易受外界条件影响的物理特性制成的传感器，器种类繁多，它利用近百种物理效应和材料的特性，具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉功能。 半导体传感器的优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻、便于集成化、智能化，能使检测转换一体化。半导体传感器的主要应用领域是工业自动化、遥测、工业机器人、家用电器、环境污染监测、医疗保健、医药工程和生物工程。 二、分类 1、磁敏传感器 磁敏传感器的工作原理
磁敏传感器是利用半导体材料中的自由电子或者空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的，总的来说磁敏传感器就是基于磁电转换原理的传感器。磁敏传感器主要有磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管和霍尔式磁敏传感器。 1.磁敏电阻器 磁阻效应将一载流导体置于外磁场中，除了产生霍尔效应外，其电阻也会随磁场而变化，这种效应成为磁电阻效应，简称磁阻效应。磁敏电阻器就是利用磁阻效应制成的一种磁敏元件。 当温度恒定时，在弱磁场范围内，磁阻与磁感应强度B的平方成正比。对于只有电子参与导电的最简单的情况，理论推出磁阻效应的表达式为ρB=ρ0（1+0.273μ2B2） 式中 B---磁感应强度； μ---载流子迁移率； ρ0--- 零磁场下的电阻率； ρB---磁感应强度为B时的电阻率。 设电阻率的变化为△ρ=ρB-ρ0，则电阻率的相对变化率为 △ρ/ρ0=0.273μ2B2=K﹙μB﹚2 由上式可知，磁场一定时，迁移率高的材料磁阻效应明显。磁敏电阻的应用一般用于磁场强度、漏磁、制磁的检测；在交流变换器、频率变换器、功率电压变换器、位移电压变换器、等电路中作控制元件；还可用于接近开关、磁卡文字识别、磁电编码器、电动机测速等方面或制作磁敏传感器用。
气敏传感器原理
气敏传感器种类有半导体气敏元件（电阻型、非电阻型）、固体电解质气敏元件、接触燃烧式、电化学式等其他类型。 电阻型半导体气敏材料的导电机理： 半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值 变化而制成的。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在物体表面自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一 部分残留分子产生热分解而化学吸附在吸附处。当半导体的功函数小于吸附分子的亲 和力（气体的吸附和渗透特性），则吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附， 半导体表面呈现电荷层。例如氧气等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体或 电子接受性气体。如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释 放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体有氢气、一氧化碳、碳氢 化合物和醇类，它们被称为还原性气体或电子供给性气体。 当氧化型气体吸附到N型半导体，还原型气体吸附到P型半导体上时，将使半导 体载流子减少，而使电阻增大。当还原型气体吸附到N型半导体上，氧化型气体吸附 到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻下降。由于空气中的含氧量大体上 是恒定的，因此氧化的吸附量也是恒定的，器件阻值也相对固定。若气体浓度发生变化，其阻值也会变化。根据这一特性，可以从阻值的变化得知吸附气体的种类和浓度。半导体气敏时间（响应时间）一般不超过1min。N型材料有SnO2,ZnO,TiO等，P型 材料有MoO2,CrO3等。 气敏传感器通常由气敏元件、加热器和封装体等三部分组成。气敏元件从制造工 艺来分有烧结型、薄膜型和厚膜型三类。 加热器的作用是将附着在敏感元件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加速气体的吸附，提高其灵敏度和响应速度。加热器的温度一般控制在200℃~400℃左右。在气敏材料SnO2中添加铂（Pt）或钯（Pd）等作为催化剂，可以提高其灵敏度和对气体的选择性。添加剂的含量和成分，元件的烧结温度和工作温度都将影响元件的选择性。
气敏传感器
2.3 气敏、湿敏电阻传感器 2.3.1 气敏电阻 在现代社会的生产和生活中， 人们往往会接触到各种各样的气体， 需要对它们进行检测 和控制。 比 如化工生产中气体成分的检测与控制； 煤矿瓦斯浓度的检测与报警； 环境污染情 况的监测； 煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。气敏电阻传感器就是一种将 检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 1.气敏电阻的工作原理及其特性 气敏电阻是一种半导体敏感器件， 它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如 SnO 2、ZnO 、Fe 2O 3、MgO 、 NiO 、 BaTiO 3等都具有气敏效应。 以 SnO 2 气敏元件为例， 它是由 0.1 ～10μ m 的晶体集合而成， 这种晶体是作为 N 型半导 体而工作的。 在正常情况下， 是处于氧离子缺位的状态。 的可 燃性气体分子时， 电子从气体分子向半导体迁移， 率增加。而对于 P 型半导体来说，它的晶格是阳离子缺位 状 态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。 气敏电阻的温度特性如图 2.26 所示，图中纵坐标为 灵敏度， 即由于电导率的变化所引起在负载上所得到的值 号电压。由曲线可以 看出， SnO 2 在室温下虽能吸附气体， 但其电导率变化不大。但当温 度增加后，电导率就发生较 大的变化，因此气敏元件在使用时需要加 温。此外，在气 敏元件的材料中加入微量的铅、铂、金、银等元素以 及一 些金属盐类催化剂可以获得低温时的灵敏度， 也可增强对 气体 种类的选择性。 2.常用的气敏电阻 气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种， 直热式消耗功率大， 稳定性较差， 故应用逐渐 减少。 旁热式性能稳定， 消耗功率小， 其结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网 防爆，因此安全可靠，其应用面较广。 （ 1）氧化锌系气敏电阻 ZnO 是属于 N 型金属氧化物半导体，也是一种应用较广泛的气敏器件。通过掺杂而获 得不同气体的选 择性，如掺铂可对异丁烷、丙烷、 乙烷等气体有较高的灵敏度，而掺钯则对 氢、一氧化碳、甲烷，烟雾等有较高的灵敏度。 ZnO 气敏电阻的结构如图 2.27 所示。这种 气敏元件的结构特点是：在圆形基板上涂敷 ZnO 主体成分，当中加以隔膜层与催化剂分成 两层而制成。例如生活环境中的一氧化碳浓度达 0.8 ～1.15 ml/L 时，就会出现呼吸急促， 脉搏加快，甚至晕厥等状态，达 1.84ml/L 时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳 检测必须快而 准。 利用 SnO 2 金属氧化物半导体气敏材料， 通过对颗粒超微细化和掺杂工艺 制备 SnO 2 纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成 旁热式烧结型 CO 敏感元件，能够探测 0.005%～ 0.5%范围的 CO 气体。 当遇到离解能较小且易于失去电子 半导体的载流子浓度增加， 因此电导 图 2.26 气敏电阻灵敏度与温度的关 系
外文翻译--- 半导体气敏传感器
外文翻译--- 半导体气敏传感器
附录1： Semiconductor Gas Sensors Research and development of gas sensors have shown great advances during the past decade. Semiconductor gas sensors mainly using SnO2 elements have been prevailing as detectors or alarms for leakage of LP ( Liquified Propane) gas and town gas, in addition to other applications. Gas sensors based on MOSFET, first proposed in 1975,have attracted interests of many researchers, and have been developed to a point of commercialization as a hydrogen detector. Solid electrolytes, represented by stabilized zirconia, have proven to be very promising sensor materials for oxygen, SO2, etc. This paper aims at reviewing briefly recent advances and trends in semiconductor gas sensors which were developed in a recent few years. Semiconductor gas sensors detect gases from a change in electrical resistance of an element made with a semiconductive metal oxide, typically SnO2. Although sensors utilizing γ-Fe2O3or α-Fe2O3 have been put into practical use, SnO2sensor still has an overwhelming market share. The production of semiconductor gas sensors has grown into a large industry: more than 5 million pieces
气体传感器的常见类型
半导体型气体传感器：自从1962年半导体金属氧化物陶瓷气体传感器问世以来，半导体气体传感器已经成为当今应用最普遍、最实用的一类气体传感器。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。不足之处是必须在高温下工作、对气体或气味的选择性差、元件参数分散、稳定性不理想、功率高等方面。 电化学气体传感器：电化学气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度，分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式，目前可以检测许多有毒气体和氧气，后者还能检测血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为两年。 固态电解质气体传感器：顾名思义，固态电解质就是以固体离子导电为电解质的化学电池。它介于半导体和电化学之间。选择性，灵敏度高于半导体而寿命又长于电化学，所以也得到了很多的应用，不足之处就是响应时间过长。 接触燃烧式气体传感器：接触燃烧式气体传感器只能测量可燃气体。又分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式，原理是气敏材料在通电状态下，可燃气体在表面或者在催化剂作用下燃烧，由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。后者因为催化剂的关系具有广普特性应用更广。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/eb4742547.html,。
KC04050203-m06-半导体式气敏传感器的工作原理学习辅导.
半导体式气敏传感器的工作原理 1. 气敏传感器的概述 气敏传感器的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。 它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 2. 气敏传感器的工作原理 声表面波器件之波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用（化学作用或生物作用，或者是物理吸附），使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以获得准确的反应气体浓度的变化值。 3. 半导体式气敏传感器的工作原理 气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。
（1）半导体气敏元件的特性参数 ①气敏元件的电阻值 ②气敏元件的灵敏度 将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值，称为气敏元件(电阻型)的固有电阻值，表示为Ra。一般其固有电阻值在(103～105)Ω范围。 测定固有电阻值Ra时, 要求必须在洁净空气环境中进行。由于经济地理环境的差异，各地区空气中含有的气体成分差别较大，即使对于同一气敏元件，在温度相同的条件下，在不同地区进行测定，其固有电阻值也都将出现差别。因此，必须在洁净的空气环境中进行测量。 是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。它表示气体敏感元件的电参量（如电阻型气敏元件的电阻值）与被测气体浓度之间的依从关系。表示方法有三种 （a）电阻比灵敏度K （b）气体分离度 RC1—气敏元件在浓度为Cc的被测气体中的阻值： RC2—气敏元件在浓度为C2的被测气体中的阻值。通常，C1>C2 （c）输出电压比灵敏度KV Va:气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的电压输出；