高考申論題
108年
[材料工程] 材料科學與工程
第 二 題
請說明利用陶瓷材料製作氧氣感測器的原理。（10 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到「陶瓷氧氣感測器」，應直覺聯想到「氧化鋯(ZrO2)」與「固體電解質」。答題時需從微觀與巨觀雙管齊下：微觀面解釋摻雜（如氧化釔）如何產生「氧空位（Oxygen vacancies）」以賦予材料氧離子導電性；巨觀面則運用熱力學的「能斯特方程式（Nernst equation）」，說明兩端氧分壓差如何轉換為可量測的電壓訊號。
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【破題】 陶瓷氧氣感測器主要利用「固體電解質」（如氧化釔穩定氧化鋯，YSZ）在高溫下具備「氧離子傳導」之特性，將感測器兩側氣體的氧分壓差轉換為電壓訊號。 【論述】
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