體電導(dǎo)型氣敏元件工作原理主要內(nèi)容一、燒結(jié)的氧化鐵的三種形式。二、γ-Fe2O3氣敏元件的工作原理。一、燒結(jié)的氧化鐵的三種形式（1）Fe3O4，磁礦石，具有反尖晶石結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)式為Fe3+（Fe2+Fe3+）O42-。O2-離子構(gòu)成的四面體間隙有1/8為Fe3+占據(jù)，八面體間隙有1/2為Fe2+和Fe3+占據(jù)。晶胞參數(shù)為α=83.79nm，F(xiàn)e3O4粉末呈黑色，電阻率低于10-2Ω·cm，無氣敏特性。（2）γ-Fe2O3具有明顯的氣敏特性。它具有正尖晶石的結(jié)構(gòu)，其分子式可表示為Fe2/33+(Fe3+Fe3+)O42-,即1/8的四面體間隙被2/3個Fe3+占據(jù)，1/2的八面體間隙為Fe3+占據(jù)，與正常的尖晶石結(jié)構(gòu)相比，有1/3應(yīng)占有的A位空著，其晶胞參數(shù)為α=83.93nm。也有人認(rèn)為其結(jié)構(gòu)為Fe3+(Fe2/33+Fe3+)042-，即該占有的B位出現(xiàn)1/3的空缺。γ-Fe2O3為褐色粉末，電阻率大于108Ω·cm。（3）α-Fe2O3是一種紅褐色粉末。具有剛玉結(jié)構(gòu)，其晶胞參數(shù)a=50.30nm，c=137.3nm，電阻率大于108Ω·cm，純凈的α-Fe2O3氣敏特性不明顯。（4-4）一、燒結(jié)的氧化鐵的三種形式（4-5）二、γ-Fe2O3氣敏元件的工作原理１單晶反尖晶石Fe3O4和γ-Fe2O3之間的轉(zhuǎn)變是可逆的，在此過程中尚伴有氧化還原反應(yīng)。如無氧化還原反應(yīng)這一條件，也無可逆而言。由于Fe3O4與γ-Fe2O3均為尖晶石結(jié)構(gòu)，基本框架相同，轉(zhuǎn)變過程中無須拆散重構(gòu)。對γ-Fe2O3而言，相對常規(guī)尖晶石結(jié)構(gòu)它有1/3正離子缺位，在還原過程中只要產(chǎn)生一些負(fù)離子(O2-)缺位，伴隨著部分B位Fe3+變?yōu)镕e2+，即可完成此轉(zhuǎn)變。二、γ-Fe2O3氣敏元件的工作原理O2(g)O2adsO2ads-2Oads-

2Oads2-+e+e+2e２多晶晶界二、γ-Fe2O3氣敏元件的工作原理1.試從相變角度討論γ-Fe2O3檢測CO的工作原理。要點：當(dāng)遇到CO氣體時：體內(nèi)γ-Fe2O3轉(zhuǎn)變成Fe3O4其過程為：CO+OO（γ-Fe2O3中）CO2+VO（有利于生成Fe3O4）這樣就從高阻的γ-Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥璧腇e3O4。

晶界CO+Oads2-=CO2+2e-兩方面都可以是材料的電阻變小，使其對CO氣體敏感。當(dāng)脫離CO氣體時，在空氣中，元件遇到氧氣，則有：使元件重新恢復(fù)高阻態(tài)。知識點γ-Fe2O3氣敏元件的檢測CH4的原理

晶界CO+Oads2-=CO2+2e-體內(nèi)CO+OO（r-Fe2O3中）--

CO2+VOCO+

3Fe2O3

--2Fe3O4+CO2+VO

晶界CH4+4Oads2-=CO2+2H2O+8e體內(nèi)CH4+4OO（r-Fe2O3中）--

CO2+2H2O+4VOCH4+

12Fe2O3

--8Fe3O4