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固体电解质氧传感器一直以来在汽车领域有着重要的应用，而片式极限电流型氧传感器以其测试精度高、响应速度快、使用寿命长以及使用过程中不需基准气体等特点受到广泛重视，可作为氧仪表的核心元件。本文在国内外研究基础上围绕小孔型极限电流氧传感器的开发和研究，根据氧传感器的相关制备工艺，对固体电解质材质、多层结构设计、多层叠成热压、烧结工艺和信号检测等方面进行了细致的研究。
选用8mol％Y2O3稳定ZrO2(YSZ)((以下简称8YSZ)流延片和5mol％Y2O3稳定ZrO2(YSZ)((以下简称8YSZ)流延片进行了常规烧结;对烧结后YSZ进行了收缩率、热膨胀和交流阻抗谱测试与分析;分别计算了550℃温度以下5YSZ和8YSZ的晶粒电阻、晶粒电容、晶界电阻和晶界电容;通过Arrhenius曲线拟合得到了晶界活化能和晶粒活化能。
采用5YSZ流延生瓷片，完成了对传感器多层结构分布的设计，经过厚膜丝网印刷、叠片热压和多层共烧制备了氧化错极限电流型氧传感器;通过数字显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行了物理性能的表征，并对该传感器在923K温度下氧浓度11OOppm～90％范围内的气敏特性、高低气压影响和晌应时间等进行了输出特性的研究，并测试分析了电解质工作温度对极限电流的影响;同时结合不同实际应用设计了两套氧传感器的测试系统。实验结果表明共烧制备的传感器在上述氧浓度范围内具有较好的电流平台，且极限电流与氧浓度存在正常扩散模型具有的线性关系;工作温度在923K，氧浓度在21.24％和5.06％之间变化对应的传感器响应时间呈现出较好的重复性，且均在1秒以内，基本满足氧浓度检测的应用要求。
选用8mol％Y2O3稳定ZrO2(YSZ)((以下简称8YSZ)流延片和5mol％Y2O3稳定ZrO2(YSZ)((以下简称8YSZ)流延片进行了常规烧结;对烧结后YSZ进行了收缩率、热膨胀和交流阻抗谱测试与分析;分别计算了550℃温度以下5YSZ和8YSZ的晶粒电阻、晶粒电容、晶界电阻和晶界电容;通过Arrhenius曲线拟合得到了晶界活化能和晶粒活化能。
采用5YSZ流延生瓷片，完成了对传感器多层结构分布的设计，经过厚膜丝网印刷、叠片热压和多层共烧制备了氧化错极限电流型氧传感器;通过数字显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等手段对其进行了物理性能的表征，并对该传感器在923K温度下氧浓度11OOppm～90％范围内的气敏特性、高低气压影响和晌应时间等进行了输出特性的研究，并测试分析了电解质工作温度对极限电流的影响;同时结合不同实际应用设计了两套氧传感器的测试系统。实验结果表明共烧制备的传感器在上述氧浓度范围内具有较好的电流平台，且极限电流与氧浓度存在正常扩散模型具有的线性关系;工作温度在923K，氧浓度在21.24％和5.06％之间变化对应的传感器响应时间呈现出较好的重复性，且均在1秒以内，基本满足氧浓度检测的应用要求。