Ni-SiC传感器低触发蔡氏混沌电路机制研究

摘要

SiC是一种新型气敏材料，它对气体具有优良的吸附特性，在气敏元件的研发领域具有非常高的研究价值。本文基于密度泛函理论模拟计算了 CO气体在 SiC表面和 Ni掺杂SiC表面的吸附性能和特征。分别从吸附系统空间结构变化、吸附能、态密度、密立根电荷布居及电荷密度差等几个方面，对比分析了CO在其表面不同吸附位置的吸附特征。结果表明对于CO在SiC(001)表面吸附，桥位是一个敏感的吸附位置；而对于CO在 Ni掺杂 SiC(001)表面吸附，fcc位是比较敏感的位置。并发现 Ni掺杂明显提高了SiC(001)表面的活性，提高了气体吸附的概率。相关的结论将用于指导 CO气体在 SiC材料表面吸附实验的实施，同时对SiC瓦斯传感器的研发具有科学的理论指导价值。
　　在传感器电路设计中，引入了蔡氏混沌电路以提高气敏传感器的灵敏度。利用蔡氏电路对电路的初始条件极端敏感的特性，来检测低浓度的瓦斯气体。通过改变电路中敏感电阻的阻值获得电路产生不同的混沌相轨图，进而关联瓦斯气体的浓度和成分。出于对电路灵敏度的更高要求，在蔡氏电路的基础上，对其进行了新的改进，使得电路的灵敏度有了质的改善，而且电路的性能也得到了提升。此外，对比了模拟和数字两种方式实现了蔡氏混沌电路的优缺点，提出了采用数字方式实现电路设计的可行性。
　　在低浓度瓦斯传感器设计电路的基础上，基于嵌入式平台设计了它的外围电路，包括声光报警电路、LCD显示电路、实时监控电路等。使得瓦斯传感器具有智能化的设计和比较完善的功能。同时大大提高了电路的集成度，方便后期产品的升级和集成。为客户带来极大地便利，可以广泛的应用到生产和生活中，尤其是运用的矿井煤矿开采方面，使得煤矿的开采环境变得更加安全。

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1. 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

2. 气敏器件吸附特征研究

2.1 SiC半导体材料简介

2.2 CO气体在SiC(001)表面吸附动力学研究

3. 低触发蔡氏电路的研究与实现

3.1混沌的定义及特征

3.2蔡氏电路设计与实现

3.3蔡氏电路的低触发电路设计

3.4高灵敏度数字混沌电路的探索

4. 传感器外围电路设计与实现

4.1嵌入式系统简介

4.2嵌入式系统的移植

4.3嵌入式设备驱动开发

4.4声光报警电路

4.5摄像头及LCD显示应用编程

4.6智能移动设备显示界面设计

5. 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录