概述

氣體傳感器是一種可以將氣體的某些信息包括濃度和種類(lèi)轉換為可以被操作人員、儀器儀表、計算機等利用的聲、電、光或者數字信息的裝置，通常被安裝于監測系統探測頭內的監測系統中，用于現場(chǎng)采集空氣數據。根據氣敏特性可將氣體傳感器分為半導體式、固體電解質(zhì)式、電化學(xué)式、接觸燃燒式、光學(xué)式和熱導式等類(lèi)型。

其中，半導體氣體傳感器是一種利用氣體的吸附而使半導體本身的電導率發(fā)生變化這一機理來(lái)進(jìn)行檢測的器件，具有靈敏度高、響應快、穩定性好、使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，廣泛應用于智能家居、汽車(chē)電子、消費電子、可穿戴設備、Yi療、工業(yè)過(guò)程、環(huán)境監測等行業(yè)。

半導體氣體傳感器根據材料的不同，其阻值跨度大，覆蓋Ω~GΩ范圍。針對不同材料的氣體傳感器進(jìn)行分選，需要有高效的檢測方案。氣體傳感器電性能測試數字源表就找普賽斯儀表，詳詢(xún)一八一四零六六三四七六；

利用數字源表源（SMU）設備進(jìn)行氣體傳感器電性能測試

I-V測試是對待測器件（DUT）施加電壓或電流，然后測試其對激勵做出的響應。根據待測器件（DUT）的不同，信號電平可能相當低，需要高靈敏度源和測量?jì)x器及測試技術(shù)，Z大限度地減少誤差的外部來(lái)源，而且需要有快的測試速度和高的測試可靠性做保證。

通常，氣體傳感器 I-V 特性測試需要幾臺儀器完成，如數字表、電壓源、電流源等。然而，由數臺儀器組成的系統需要分別進(jìn)行編程、同步、連接、測量和分析，過(guò)程既復雜又耗時(shí)，還占用過(guò)多測試臺的空間。而且，使用單一功能的測試儀器和激勵源還存在復雜的相互間觸發(fā)操作，有更大的不確定度及更慢的總線(xiàn)傳輸速度等缺點(diǎn)。 

實(shí)施I-V特性分析的Z佳工具之一是數字源表（SMU）。數字源表作為獨立的恒壓源或恒流源、伏特計、安培計和歐姆表，還可用作精密電子負載。其高性能架構還允許將其用作脈沖發(fā)生器，波形發(fā)生器和自動(dòng)電流-電壓(I-V)特性分析系統，支持四象限工作。

普賽斯數字源表（SMU）解決方案

自2015年開(kāi)始，普賽斯致力于數字源表的研究，并于2019年S先實(shí)現數字源表的國產(chǎn)化，陸續推出了高精度數字源表、插卡式源表等產(chǎn)品，通過(guò)不同技術(shù)組合，可以實(shí)現產(chǎn)品組合方案的多樣化與Z優(yōu)化，滿(mǎn)足從成本到性能上的不同客戶(hù)需求，幫助用戶(hù)輕松玩美解決氣體傳感器測試中碰到的各種問(wèn)題和需求，如：

（1）實(shí)時(shí)測試多種材料在同一氣體條件下的電阻值的反應靈敏度；

（2）在低電壓下進(jìn)行下高范圍跨度（Ω、KΩ、MΩ、GΩ）的電阻測量，測試設備輸入電阻要求高 

（3）I/V 曲線(xiàn)掃描； 

（4）上位機實(shí)時(shí)顯示各不同氣敏電阻 R/t 曲線(xiàn)，并可記錄存檔；

方案一：S系列高精度數字源表 上位機軟件，搭建多通道測試方案

S100數字源表是普賽斯歷時(shí)多年打造的高精度、大動(dòng)態(tài)范圍、S先國產(chǎn)化的源表，集電壓、電流的輸入輸出及測量等功能于一體。電壓范圍從300uV~30V，電流從100pA~1A，輸出精度達到0.1%，Z大功率可達30W，能夠覆蓋0~50GΩ之間電阻值的傳感器測量。

圖1 S系列源表搭建多通道測試方案

方案二：CS1010C   CS100/CS400插卡式源表 上位機軟件，搭建多通道測試方案

該方案主要采用普賽斯插卡式設備（CS1010主機 CS100子卡 或者CS1010主機   CS400子卡）組建多通道測試方案，具有通道密度高、同步觸發(fā)功能強、多設備組合效率高等特點(diǎn)。

CS1010C主機：采用自定義框架，背板總線(xiàn)帶寬高達3Gbps，支持16路觸發(fā)總線(xiàn)，滿(mǎn)足多卡設備高速率通信的需求，擁有Z高容納10字卡的插槽；

CS100子卡：為單卡單通道子卡，具備四象限工作能力，Z大電壓30V，最小電流100pA，輸出精度達到0.1%，Z大功率為30W；配合CS1010主機最多能搭建10個(gè)測試通道，能夠覆蓋0~50GΩ之間電阻值的傳感器測量；

CS400子卡：為單卡四通道字卡，卡內4通道共地，Z大電壓10V，最小電流10nA，輸出精度達到0.1%，單通道Z大功率2W；配合CS1010主機最多能搭建40個(gè)測試通道，能夠覆蓋0~25MΩ之間電阻值的傳感器測量；

圖2 CS1010主機 CS100/CS400子卡搭建多通道測試方案

方案三：CS1010   A400采集卡   S100/CS100  上位機軟件，搭建多通道測試方案

該方案主要由1臺CS1010主機、 N張A400采集卡、1臺S100或者1張CS100子卡組成。A400采集精密電阻(R1)兩端的電壓值，所有測試通道采用并聯(lián)方式統一由S100/CS100進(jìn)行供電。

A400數據采集卡：普賽斯自主設計開(kāi)發(fā)的插卡式，支持可變速率采樣和大容量數據存儲的高精度數據采集卡；使用高性能ADC芯片，分辨率可達16bits，Z高支持2MS/s采樣率，輸入阻抗高達1GΩ。單采集卡支持4通道，且通道間隔離；配合CS1010主機最多能搭建40個(gè)測試通道，測試電阻范圍依賴(lài)于精密電阻的阻值大小。

圖3 CS1010C主機 A400采集卡  S100搭建多通道測試方案

常見(jiàn)問(wèn)題 FAQ 

（1）檢測時(shí)是否必須要用4線(xiàn)制接線(xiàn)法？ 

一般情況下沒(méi)有必要。氣敏電阻的研發(fā)，就是在甄別出對氣體最敏感的材料，并研究其特性。氣敏電阻的阻值遠大于導線(xiàn)電阻，所以無(wú)需四線(xiàn)接線(xiàn)法。 

（2）萬(wàn)用表能用于測試氣敏電阻嗎？ 

萬(wàn)用表一般只適用于確定電阻的靜態(tài)測試，對大范圍大動(dòng)態(tài)研發(fā)來(lái)說(shuō)，數字源表是Z佳選擇。普賽斯自主研發(fā)的高精度源表具備大動(dòng)態(tài)范圍、高輸入阻抗等優(yōu)點(diǎn)，可覆蓋Ω~GΩ不同阻值范圍的氣體傳感器測試需求。 

（3）源表與電阻計相比，優(yōu)勢在哪里？ 

常見(jiàn)電阻計，其優(yōu)勢在是高精度高靈敏度，但其測試原理與源表一致，提供恒流源測電壓換算出電阻值。而電阻計的恒流源，是固定若干個(gè)檔位，不如普賽斯源表的恒流源的電流線(xiàn)性可調，靈活方便。 

（4）多通道R/t測試上位軟件有哪些特點(diǎn)？ 

支持≤40 通道同步實(shí)時(shí)繪制 R/t 特性曲線(xiàn)；支持恒流源或恒壓源自定義線(xiàn)性輸出模式切換；電阻值量程動(dòng)態(tài)自動(dòng)變更；具有定時(shí)掃描及連續測試功能；測試頻率依NPLC數值可調；還具有可調式多點(diǎn)數據平滑 R/t 曲線(xiàn)切換；支持測試數據導出；支持以太網(wǎng)、RS-232、GPIB 快速連接通訊等特點(diǎn)。

結論

在傳感器研究的早期階段，利用I-V特性分析技術(shù)，可以簡(jiǎn)化用于氣體檢測系統和分析儀器的傳感器合格驗證。無(wú)論對于新材料、新技術(shù)研發(fā)還是傳感器的生產(chǎn)測試，將I-V特性分析技術(shù)用于各種傳感器和選擇Z佳測試儀器方面，普賽斯都是用戶(hù)值得信賴(lài)合作伙伴，歡迎隨時(shí)聯(lián)系探討，氣體傳感器電性能測試數字源表