一种NO的制作方法

一种nox传感器芯片性能分析方法和系统
技术领域
1.本发明涉及一种nox传感器芯片性能分析方法和系统，属于气体传感器技术领域。


背景技术：

2.随着国家第六阶段机动车污染物排放标准的公布，人们环保意识的不断提高，汽车尾气有害成分的排放越来越严苛。车用nox传感器作为尾气中nox的检测手段，可及时、有效的对高温尾气实施监控。传感器芯片作为nox性能检测的核心元件，其性能直接决定了传感器的检测能力。传感器芯片工作时，由三个工作回路组成，每个工作回路均形成包括工作电极、对电极、参比电极在内的三电极工作体系。芯片工作时，传感器按照第一回路、第二回路、测试回路的顺序进行nox的检测。然而，由于结构、工艺水平等的限制，车用nox气体传感器目前被国外厂商垄断，传感器电学性能缺少测定评价方法和流程，为满足传感器性能评价及分析需求，需要建立合理的检测方法和流程，指导传感器研究工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种nox传感器芯片性能分析方法，该方法能够使传感器芯片快速进入最佳工作状态，并且可以针对不同芯片确定不同最优工作条件，用于对车用陶瓷nox传感器芯片的性能进行测定评价。
4.本发明的另一目的在于提供一种适用于所述方法的nox传感器芯片性能检测系统。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种nox传感器芯片性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.(1)将传感器芯片置于空气中，该空气气氛中nox含量为0；在公共电极和第一工作电极间进行循环伏安测试，回路形成v-i0曲线，测得饱和电流i0对应电压值e0作为主泵工作电压；在公共电极和第二工作电极间进行循环伏安测试，回路形成v-i1曲线，测得饱和电流i1对应电压e1作为辅泵工作电压；在公共电极和测试电极间进行循环伏安测试，回路形成v-i2曲线，测得饱和电流i2对应电压e2作为测试电压；
8.(2)将传感器芯片置于空气气氛中工作，在公共电极和第一工作电极、第二工作电极、测试电极间分别施加主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，测定主泵工作电流ip0、辅泵工作电流ip1、测试电流ip2；
9.(3)将传感器芯片置于nox气氛中工作，该nox气氛中氧含量为0，no含量为1000ppm；在公共电极和第一工作电极、第二工作电极、测试电极间分别施加主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，测定主泵工作电流ip0、辅泵工作电流ip1、测试电流ip2；
10.(4)所述主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，主泵工作电流ip0、辅泵工作电流ip1、测试电流ip2同时满足芯片设计要求时判定芯片合格，否则判定不合格。
11.进一步地，在所述步骤(1)中，首先将所述传感器芯片置于空气气氛中，分别对三个回路开展0.5小时的活化测试，活化后开展主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压
e2的测定。其中，活化测试采用循环伏安法，测试电压为-0.8～0.8v，扫描速率为0.1v/s，扫描圈数100圈。
12.进一步地，在所述步骤(1)中，所述传感器芯片置于空气气氛中，高温加热芯片，加热至温度为650～850℃。
13.进一步地，传感器芯片测试时，交替通入空气和nox标准气体，并一直进行工作电流的监测，即以所述步骤(2)和所述步骤(3)为一个周期，重复进行多个周期，并分别计算步骤(2)和步骤(3)中所得各工作电流的平均值。nox标准气体氧含量为0，no含量为1000ppm。通过交替通入空气和nox标准气体，可以明显观测到传感器在不同气氛中的电流变化趋势，获得动态响应曲线。优选地，该过程重复2～4个周期，并取所得工作电流的平均值。
14.进一步地，所述传感器芯片经过活化后，在空气气氛中，分别在第一工作回路、第二工作回路、测试回路开展循环伏安测试，测试电压为-0.8～0.8v，在-0.5v电压时，工作电流在下述范围内芯片则为合格：主泵工作电流ip0范围1～6ma，辅泵工作电流ip1范围0.1～3ma，测试电流ip2范围0.1～3ma。
15.进一步地，所述传感器经循环伏安测试后，传感器置于nox气氛，施加主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，工作电流在下述范围内芯片则为合格：主泵工作电流ip0范围0～4ma，辅泵工作电流ip1范围0～100μa，测试电流ip2范围0～100μa。
16.相应地，本发明所提供的一种nox传感器芯片性能检测系统包括以下三部分：
17.配气装置，用于动态提供空气气氛和nox气氛；所述空气气氛中nox含量为0；所述nox气氛中氧含量为0，nox含量为1000ppm；所述配气流量为0～1000ml/min；
18.检测腔室，用于为传感芯片提供稳定的加热和密封腔体；所述腔体加热至温度范围为650～850℃；所述密封腔体连接配气系统；
19.电控单元，与传感器芯片连接，用于输出电压信号并控制芯片工作，同时提取芯片工作时电流信号，判断待测芯片的性能是否满足设计要求；所述电控单元包括主机系统，并与配气装置连接，控制检测气氛。
20.本发明的优点在于：
21.1、本发明涉及传感器芯片性能分析流程，包括通过循环伏安活化测试，通过对三个工作回路分别进行循环伏安测试，可以使回路的电压、电流信号快速稳定，使传感器芯片快速进入最佳工作状态。
22.2、本发明涉及传感器芯片性能分析流程，包括通过循环伏安测试确定主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，可以针对性确定最优工作条件。
23.3、本发明涉及的测试系统，可针对无加热电极的芯片进行测试，测试系统可对非标样品进行测试。
24.4、本发明涉及空气和nox气氛中传感器芯片的测试，测试结果具有对比性，并且提供了多种芯片性能分析指标和单电极工作性能分析指标。通过对比空气中v-i0、v-i1、v-i2曲线工作电流范围，可确定单电极是否可以正常工作。当满足v的范围为0～-0.8v，i0范围为1～6ma，i1范围为0.1～3ma；i2范围为0.1～3ma，各回路导通，芯片合格。
附图说明
25.图1为nox传感器芯片结构及工作原理的示意图。
26.图2为nox传感器芯片检测系统的示意图。
27.图3为nox传感器芯片性能分析方法的流程示意图。
28.图4为nox传感器芯片v-i0、v-i1、v-i2曲线。
具体实施方式
29.下面通过实施例对本发明做进一步说明。
30.nox传感器芯片结构及工作原理：
31.传感器芯片为三腔室结构，如图1。具体工作原理：工作时，参考电极与空气接触；分别施加主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，通过反馈(v0、v1、v2、vref)，保证施加电压稳定；当气体通入后，主泵工作回路、辅泵工作回路完成杂质气体和氧气的分解，最终至测试电极处气体成分为nox；nox气体与测试电极中活性成分反应分解为氧气和氮气，并通过检测分解产生氧气地泵电流ip2，实现nox含量的监控。
32.实施例1
33.一种nox传感器芯片性能检测系统，具体如图2所示，包括以下三部分：
34.配气装置，用于动态提供空气气氛和nox气氛；所述空气气氛中nox含量为0；所述nox气氛中氧含量为0，nox含量为1000ppm；所述配气流量为0～1000ml/min；
35.检测腔室，用于为传感芯片提供稳定的加热和密封腔体；所述加热腔体加热温度范围为650～850℃；所述密封腔体连接配气系统；
36.电控单元，与传感器芯片连接，用于输出电压信号并控制芯片工作，同时提取芯片工作时电流信号，判断待测芯片的性能是否满足设计要求；所述电控单元包括主机系统，并与配气装置连接，控制检测气氛。
37.如图3所示，一种nox传感器芯片性能分析方法，具体如下：
38.1、将待测芯片与电控单元连接，放入检测腔室；
39.2、将检测腔室连接配气装置，控制气体流量为500ml/min；
40.3、将传感器芯片置于空气气氛，加热至750℃；
41.4、通过电控单元，在公共电极和第一工作电极间进行循环伏安测试，测试圈数100圈；在公共电极和第二工作电极间进行循环伏安测试，测试圈数100圈；在公共电极和测试电极间进行循环伏安测试，测试圈数100圈；
42.5、通过电控单元，在第一回路进行循环伏安测试，测得v-i0曲线，饱和电流i0对应电压值e0作为主泵工作电压；在第二回路进行循环伏安测试，测得v-i1曲线，饱和电流i1对应电压e1作为辅泵工作电压；在测试回路进行循环伏安测试，测得v-i2曲线，饱和电流i2对应电压e2作为测试电压。如图4所示，其中e0为0.3～0.4v，e1为0.35～0.45v，e2为0.4～0.5v。
43.6、将传感器芯片置于空气气氛中工作，在公共电极和第一工作电极、第二工作电极、测试电极间分别施加主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，测定主泵工作电流ip0、辅泵工作电流ip1、测试电流ip2。其中ip0为1～6ma，ip1为0.1～3ma，ip2为0.1～100μa。
44.7、nox气氛，其中氧含量为0，no含量为1000ppm(nox标准气体)；将传感器芯片置于nox气氛中工作，在公共电极和第一工作电极、第二工作电极、测试电极间分别施加主泵工
作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，测定主泵工作电流ip0、辅泵工作电流ip1、测试电流ip2。其中ip0为0～4ma，ip1为0～100μa，ip2为0～100μa时，芯片合格。
45.8、传感器芯片测试时，交替通入空气和nox标准气体，并一直进行工作电流的监测。
46.9、所述芯片工作时，主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，测定主泵工作电流ip0、辅泵工作电流ip1、测试电流ip2均满足设计要求时，芯片判定为合格，否则判定不合格。
47.10、空气气氛中，在第一工作回路、第二工作回路、测试回路开展循环伏安测试，测试电压为-0.8～0.8v，在-0.5v电压时，工作电流在下述范围内芯片则为合格：主泵工作电流ip0范围1～6ma，辅泵工作电流ip1范围0.1～3ma，测试电流ip2范围0.1～100μa。
48.11、nox气氛，分别施加主泵工作电压e0、辅泵工作电压e1、测试电压e2，工作电流在下述范围内芯片则为合格：主泵工作电流ip0范围0～4ma，辅泵工作电流ip1范围0～100μa，测试电流ip2范围0～100μa。