金属氧化物半导体气敏元件测试方法

金属氧化物半导体气敏元件测试方法

国家标准 GB/T156531995 金属氧化物半导体气敏元件测试方法 Measuringmethodsforgassensorsofmetal-oxidesemiconductor 1995-07-24发布 1996-04-01实施 国家技术监 发布国家标准
国家标准 GB/T15653一1995 金属氧化物半导体气敏元件测试方法 loxde semiconductor Measuringmethodsforgassensorsfmetal 主题内容与适用范围 本标准规定了金属氧化物半导体气敏元件(以下简称元件)性能参数测试方法的基本原理,没有规 定这些方法在实际使用时的技术细节,测试时可按相应的详细规范的规定进行 本标准适用于金属氧化物半导体气敏元件性能参数的测试,其他气敏元件亦可参照使用 引用标准 GB2421电工电子产品基本环境试验规则总则 GB3095大气环境质量标准 GB4475敏感元器件术语 术语、符号 3.1术语 本标准中所用术语应按GB4475的规定 3.2符号 本标准的参数符号应按本标准附录A(补充件)的规定 -般要求 4.1测试箱 a测试箱的箱体材料应选择不与检测气体反应的材料 b.箱体容积应保证其中每只元件平均占有容积不小于1L; 箱内应设有液体汽化装置、温湿度显示装置和气体搅拌装置 4.2测试气氛 清洁空气的要求应符合GB3095中规定的2级环境空气标准 采用标定气体检测时,其浓度容许误差应符合表1的规定 国家技术监督局1995-07-24批准 19g6-04-01实施
GB/T15653-1995 表1 体积比浓度范围 容许误差 x10- <10- 士50 <100 士20 100~1000 士10 >1000 士5 4.3电源 稳压电源(或稳流电源)电压(或电流)在给定值范围内误差应不大于士2%. 4.4测试仪表 指示用电压表、电流表包括量程扩展)的误差应不大于士1% 测量负载电阻上的输出电压应选用高输入阻抗的数字电压表 4.5测试环境条件 无特殊条件规定,元件各项参数测量均应在GB2421规定的标准大气条件下进行 测试的标准大气条件 a. 温度15~35C; 相对湿度;45%75% 气压;86106kPa 仲裁测试的标准大气条件 b. 温度;25士1C; 相对湿度,48%~52%; 气压;86~106kPa 4.6测试环境条件容许误差 环境温度;在测试过程中,环境温度变化不应超过土2c; b. 相对湿度:;在测试过程中,相对湿度变化不应超过士5%; 气压;在测试过程中,大气压力变化不应超过士5% 4.7 -般注意事项 各项参数测量,都应在规定的工作条件下进行， 连续测试一定数量的元件,必须规定测试时间要求; b. 测试前都应规定元件保持在测试条件下的时间长短， 如果把元件从加功率到进行测试之间的时间加倍所测得的读数在规定的误差内变化,则认为 元件达到初始稳态 把元件翼于某一工作状态到进行谢试之间的时间加倍所渊得的读数在规定的误羞内变化,则 认为元件达到稳态 5 参数测试 5.1清洁空气中元件电阻值(R, 5.1.1定义 在规定工作条件下,元件在清洁空气中的稳态电阻值 5.12测试电路图
GB/T15653一1995 测试电路图见图1 气教元件 图1 图中.G,为稳压电源PP为电压表;P为电流表;R,为负载电阻器;P为负载电阻上的电压表 .为测试回路电压;V为加热电压;l为加热电流 5.1.3测试步骤 调节加热电压v(或电流I),使电压表(或电流表)的读数为规定值; a 调节测试回路电压v使电压表的读数为规定值 选择负载电阻R为规定值 测试箱内通入清洁空气 在数字电压表上读出清洁空气中负载电阻上的输出电压稳态值V. 5.1.4计算 清洁空气中元件的稳态电阻为 二当x成 R = 式中:R -清洁空气中元件的稳态电阻,kQ; -渊试回路电压,v V V 清洁空气中负载电阻上的输出电压稳态值,V; R 负载电阻,kQ. 5.1.5规定条件 加热电压(或加热电流); b 测试回路电压; 负载电阻; d.预热时间 5.2检测气体中元件电阻值(R, 5.21定义 在规定工作条件下,元件在规定浓度检测气体中的稳态电阻值 5.2.2测试系统图
GB/T15653-1995 测试系统图见图1 5.23测试步骤 按5.1.3条a,b,c的规定进行; a 按附录B(补充件)容积比混合法的配气方法配制规定浓度的检测气体， 在数字电压表上读出检测气体中负载电阻上的输出电压稳态值V c. 5.2.4计算 检测气体中元件的稳态电阻为 - 一V Y Ru= ×R 2 式中;Ra -检测气体中元件的稳态电阻,kQ; V测试回路电压,V; Va -检测气体中负载电阻上的输出稳态电压,V; -负载电阻,kn. RL" 5.2.5规定条件 同5.1.5条的规定; a. 检测气体的种类和浓度 b 注，测量干扰气体中电阻时,将5.2.3条b改为配干扰气体并将有关参数角标dg改为锯即可 5.3加热功率(P 5.3.1定义 在规定工作条件下,元件的加热电压与加热电流的栗积 5.3.2测试系统图 测试系统图见图1 5.3.3测试步骤 按5.1.3条a的规定进行 心 b. 在加热电流表或电压费)上读出加热电人值(或加热电压K值》. 5.3.4计算 加热功率为 P=V×I 式中;P,加热功率,mw v,加热电压,V; 加热电流,mA 5.3.5规定条件 加热电压(或加热电流). 5.4灵敏度(s) 5.4.1定义 在规定工作条件下,元件在清请空气中的稳态电阻值与在规定脓度检测气体中的稳态电阻值之比 5.42测试系统图 测试系统图见图1. 5.4.3测试步骤 按5.l.3条的规定测量V. a 按5.2.3条的规定测量v, b c. 按5.1.4条公式(4)和5.2.生条公式(2)分别计算R和Ra 5.4.4计算
GB/T15653-1995 灵敏度为 S= 意 式中;S -灵敏度; 清洁空气中元件的稳态电阻,kn; R. 检测气体中元件的稳态电阻,ka. R 注，测量P型元件或检测氧化性气体时可用公式(4)的倒数形式 5.4.5规定条件 同5.2.5条的规定 5.5气体分辨率(D) 55.1定义 在规定工作条件下,元件在规定浓度的干扰气体和检测气体中的稳态电阻值之比 5.5.2测试系统图 测试系统图见图1. 5.5.3测试步骤 a. 按5.2.3条的规定测量v. b 按5.2.3条的规定测量V ; 按5.2.4条公式(2)分别计算R.和R.,a c， 55.4计算 分辨率为: D= 发 式中:D -气体分辨率; R干扰气体中稳态电阻,ka R检测气体中稳态电阻,ka. 5.5.5规定条件 同5.2.5条的规定 5.6特征浓度电阻比(r) 5.6.1定义 在规定工作条件下,元件对同一检测气体、两种不同特征浓度下的稳态电阻值之比 5.6.2测试系统图 测试系统图见图1 5.6.3测试步骤 a. 按52.3条的规定分别测量浓度为c时的Y,(c>和浓度为c时的V.c> 按5.2.4条公式(2)分别计算R.(C,)和R.(C). b. 5.6.4计算 特征浓度电阻比为 R.C RLC 式中: 特征浓度电阻比; R(C C浓度下的稳态电阻,kQ; R.(C C浓度下的稳态电阻,kQ.
GB/T15653一1995 5.6.5规定条件 同S2.了条的规定 5.7响应时间(. 5.7.1定义 在规定工作条件下,元件援触规定浓度检测气体后,其电阻下降(或上升)到清洁空气中稳态电阻值 与检测气体中稳态电阻值差值的70%时所需要的时间 5.7.2测试系统图 测试系统图见图1 5.7.3测试步骤 按5.1条的规定测量清洁空气中元件的稳态电阻值R. b 按5.2条的规定测量检测气体中元件的稳态电阻值R 按5.2.4条公式(2)计算电阻下降(或上升)到清洁空气中电阻值与检测气体中电阻值差值的 70%时负载电阻上的输出电压V 将元件脱离检测气体并置于清洁空气中 待元件恢复后,将元件重新置于检测气体中; dd. 秒表或自动计时装置计时,同时用数学电压表监测负款电阻上的输出电压 当负载电阻上的输出电压上升(或下降)到V.时,秒表或自动计时装置所计录的时间即为响 应时间 5.7.4规定条件 同5.2.5条的规定 5.8恢复时间(. 5.8.1定义 在规定工作条件下,元件脱离检测气体后,其电阻上升(或下降)到清洁空气中稳态电阻值与检测气 体中稳态电阻值差值的70%时所需要的时间 5.8.2测试系统图 测试系统图见图1 5.8.3测试步骤 按5.1条的规定测量清洁空气中元件的稳态电阻值R b. 按5.2条的规定测量检测气体中元件的稳态电阻值Ra 按52.4条公式()计算电阻上升(或下降)到清请空气中电阻值与检测气体中电阻值差值的 70%时负载电阻上的输出电压Ve; 将元件脱离检测气体并置于清洁空气中 继续用教字电压表监测负载电阻上的输出电压并同时用秒表或自动计时拨置计时 f 当负载电眼上的输出电压下降(上升到-时秒表或自动计时装登所记录的时间即为恢复 时间 5.8.4规定条件 同5.2.5条的规定 5.9温度系数(A) 5.g.1定义 元件在规定浓度的检测气体中,环境相对湿度为50%和环境起度在丁一丁区同内,温度每变化 1c其稳态电阻之比的对数的平均值 5.g.2测试系统图 测试系统图见图1 5g.3测试步骤
GB/T15653一1995 按5.2.3条的规定分别测量T温度下电压v4(T)和T温度下的电压V.(T2): a b 按5.2.4条公式(2)分别计算电阻R,(T)和R,(T) 5.9.4计算 温度系数为: los[R.T/RT] = 式中;-温度系数; -T温度下的稳态电阻,kQ. R.(T'- R.(T) -T温度下的稳态电阻,kQ; T -端点温度,T=-10士2c,C; T: -端点温度,T;=十40土2C,C 5.9.5规定条件 同5.2.5条的规定 5.10湿度系数(A 5.10.1定义 元件在规定浓度的检测气体中,环境温度为40C和相对湿度为!和H时的电阻之比 5.10.2测试系统图 测试系统图见图1 5.10.3测试步骤 a 按5.23条的规定分别测量H是度下电压v.(H)和M混度下的电压v.() b 按5.2.4条公式(2)分别计算电阻R.(H)和R.(H,). 5.10.4计算 湿度系数为: R.n B= 8 R 式中;A -湿度系数; R.(H -H湿度下的稳态电阻,kQ; R.(H -H湿度下的稳态电阻,kn. H端点湿度,H=35%土3%; H,端点湿度,H,=90%士5% 5.10.5规定条件 同5.2.5条的规定
GB/T15653一1995 附录 A 数符 号 (补充件 A1参数符号 本标准所用参数符号见表A1 表A1 序 号 符 号 数 称 A1.l R 清洁空气中元件电阻 A. .2 清洁空气中输出电压 A1.3 Rd 检测气体中元件电阻 A va 检测气体中输出电压 Al.5 R 干扰气体中元件电阻 v A. 干扰气体中输出电压 A7 P 加热功率 A1.8 灵敏度 A.9 气体分辩率 A1 16 特征浓度电阻比 A. 1m twe 响应时间 A.12 v. 响应时间输出电压 A.13 恢复时间 te Al.14 V. 恢复时间输出电压 A1.15 温度系数 A 湿度系数 Al.16 3H 注，电阻值和电压值系指稳态值 附录 B 容积比混合法配气方法 补充件 B1常压法 B1.1原理 -定体积的清诘空气和一定体积的检渊气体相混合,则混合后的气体浓度是恒定的 B1.2配气步骤 取体积一定的测试箱,用清洁空气清洗三次并充满清洁空气至常压， b 向测试箱内注入一定体积的检测气体; 对测试箱内的混合气体进行充分搅伴,待混合均匀后即可进行产品测量
cB/T15653-1995 浓度计算 B1.3 测试气体浓度为 C C= (B1 V，+V 式中:C测试气体浓度 C -检测气体标准样品气浓度; 检测气体标准样品气注入体积,L; 测试箱容积,L V 非常压法 y2 B2.1原理 在已知压力的情况下,根据混入清洁空气中检测气体的浓度和体积以及清洁空气的体积,即可确 定混合气体的浓度 B2.2配气步骤 取体积一定的测试箱,用清洁空气清洗三次,充入清洁空气使其接近于大气压; b 用注射器注入所需体积的检测气体; 继续向测试箱内充入清洁空气.使箱内压力达到一定正压 d 对测试箱内的混合气体进行充分搅伴,待混合均匀后即可进行产品测量 B2.3浓度计算 测试气体浓度为: 'x4x6 (B2 c-一 x10 式中;C 测试气体浓度 大气压力,Pa: P p U形管乘压差计读数,Pa; 检测气体样品气体积.mL 检测气体样品气纯度 b 测试箱容积,L 检测气体样品气的体积计算方法 B3 测址气体时样品气涩入量体积按下式计算 B3.1 23土 T Vx=V×C×10“x (B3 7干T 式中;vx-样品气注入量体积,mL -测试箱容积,mL -测试用样品气气体浓度,10 TR---室温温度.C; T'一 测试箱箱内温度,C B3.2测量液体蒸气时液体注入量体积按下式计算 xC×M 还土T Vx= .(B4 x10x 7干T 式中;Vx-液体注入t体积,ml l V---测试箱容积,mL;
GB/T15653-1995 液体蒸气浓度,10-; M-液体分子量，g; -液体比重，g/cm'; -液体纯度 p- 附加说明 本标准由电子工业部提出 本标准由电子工业部标准化研究所归口 本标准由电子工业部标准化研究所,国营春光器材厂负责起草 本标准主要起草人孟长年陈勤、孟繁英