CN107358780A - 基于pn结芯片的智能电火花检测报警系统及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统及其制备方法，包括氧化镨/氧化镓PN结芯片、紫外光电探测外围电路、GSM模块以及蜂鸣器，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片与紫外光点探测外围电路连接，GSM模块以与蜂鸣器并联连入紫外光电探测外围电路；所述氧化镨/氧化镓PN结芯片包括n型氧化镓单晶衬底、设置于n型氧化镓单晶衬底上的p型氧化镨薄膜、以及Ti/Au薄膜电极；所述p型氧化镨薄膜的面积为n型氧化镓单晶衬底面积的一半。本发明的氧化镨/氧化镓PN结芯片性能稳定、响应度高、灵敏度高、暗电流小；本发明可实现远程报警，可应用于远程电气火灾报警、高压线电晕以及特定波长光谱的探测，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电火花检测报警系统，具体涉及基于PN结芯片的智能电火花检 测报警系统及其制备方法。
技术背景
市面上的火灾探测器大多是基于温度传感、烟雾颗粒、红外光探测为机理的 器件。这些器件往往工作在火灾已经发生并伴有明火或烟雾，此时的报警已相对 较晚。据统计，80％的仓库火灾发生是由于电器设备老化放电引起的电火花，这 个过程会发出日盲波段的深紫外光(200-280nm)，该波段的光是可以被检测的。 因此，研究开发一种能准确、有效地探测到电火花信号，防范于未“燃”的智能火 灾报警器是当下安防领域所迫切需要的。
目前，市场上也有关于紫外探测器应用，但是其检测的光谱覆盖了380nm 以下的所有紫外光波段，容易受到太阳光的干扰，误报率高，而采用日盲紫外探 测器可以检测电火花中存在，而太阳光中不存在的日盲波段紫外光，极大地降低 误报率。
如何设计一种可有效的检测电火花信号的报警器，且报警准确、误报率低， 是一项迫切需要解决的问题，可以有效的降低不安全隐患，保障生命财产安全、 降低损失。
β-Ga2O3是一种新型的宽禁带半导体材料，带隙约为4.9eV(对应的波长为 254nm)，具有极高的热稳定性和化学稳定性，可以工作在恶劣环境，是一种非 常有前景的深紫外日盲探测材料。
本发明设计的基于氧化镨/氧化镓PN结的智能电火花检测报警系统可以将 电火花报警信息发送到手机终端，实现远程报警，可以应用到很多公共设施以及 公共环境的探测，比如电气火灾报警，高压电路电火花放电探测等，降低误报率。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵敏度高、稳定性好，可以将电火花报警信息发送 到手机终端，实现远程报警的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统及其制 备方法。
本发明的技术方案为：
基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，包括氧化镨/氧化 镓PN结芯片、紫外光电探测外围电路、GSM模块以及蜂鸣器，所述氧化镨/氧 化镓PN结芯片与紫外光点探测外围电路连接，GSM模块以与蜂鸣器并联连入 紫外光电探测外围电路；所述氧化镨/氧化镓PN结芯片包括n型氧化镓单晶衬底、 设置于n型氧化镓单晶衬底上的p型氧化镨薄膜、以及Ti/Au薄膜电极；所述p 型氧化镨薄膜的面积为n型氧化镓单晶衬底面积的一半。
具体地，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极和第二Ti/Au薄膜电 极。
进一步地，所述第一Ti/Au薄膜电极设置于p型氧化镨薄膜表面，所述第二 Ti/Au薄膜电极设置于n型氧化镓单晶衬底表面。
具体地，Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和Au薄膜电极构成，所述Au薄膜 电极设置于Ti薄膜电极的上方。
作为优选，Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极的厚度为60-90nm， Ti/Au薄膜电极为边长2毫米的正方形。
作为优选，p型氧化镨薄膜的厚度为200-300nm。
作为优选，所述的GSM模块将电火花报警信息发送到手机终端，实现远程 报警。
本发明还包括一种基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备法，其 特征在于，包括以下步骤：利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨/氧化 镓PN结的p型Pr2O3薄膜和n型β-Ga2O3单晶衬底上分别沉积Ti/Au薄膜作为测 量电极；并将带电极的氧化镨/氧化镓PN结芯片、GSM模块以及蜂鸣器接入紫 外光光电探测电路，组装成智能电火花检测报警系统。
进一步地，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片的制备方法包括如下步骤：
步骤一，将n型β-Ga2O3单晶衬底放入V(HF)∶V(H2O2)＝1∶5的溶液中浸泡以去 除自然氧化层，然后超声清洗，真空干燥，形成处理后的n型β-Ga2O3单晶衬底；
步骤二，把Pr2O3靶材放置在激光分子束外延系统的靶台位置，将上述处理 后的n型β-Ga2O3单晶衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通 入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型β-Ga2O3单晶衬底，生长Pr2O3薄膜，待薄膜生长完毕，继续通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Pr2O3薄 膜进行原位退火；其中，Pr2O3靶材与n型β-Ga2O3单晶衬底的距离设定为5厘米， 抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3∶1，加热n型β-Ga2O3单晶衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Pr2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为5Pa， 激光能量为200mJ/cm2，激光脉冲频率为1Hz，激光的波长为248nm，n型β-Ga2O3单晶衬底的加热温度为500-600℃，Pr2O3薄膜的退火温度为500-600℃，退火 时间为1-2小时。
对制备的氧化镨/氧化镓PN结芯片进行光电性能测试是将探针点在电极两 端，电极之间加电压-5伏特，测得芯片的I-t特性曲线，通过控制紫外光(254nm 和365nm)照射的开关发现芯片只对254nm光谱有响应。
另外，对制作的基于氧化镨/氧化镓PN结的智能电火花检测报警系统进行测 试，发现当有电火花产生时，报警系统的蜂鸣器立刻发出响声，并通过GSM网 络致电至手机终端，如果手机终端无人接听，该报警系统又继续以短信形式将报 警信息发送给手机终端，实现远程双重报警。
本发明相对于现有技术的有益效果：
(1)本发明的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，采用氧化镨/氧 化镓PN结芯片作为深紫外光探测器，可以有效的探测到日盲波段的深紫外光 (200-280nm)，而避免检测到281-380的紫外光；且构成PN结芯片的材质热稳 定性和化学稳定性强，可以在工作环境恶劣的条件下工作；该报警系统性能稳定， 反应灵敏，暗电流小，可应用于电气火灾报警、高压电路电火花放电报警等，可 广泛应用于众多公共设施以及公共环境的探测。
(2)本发明的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，只检测电火花 中日盲波段的紫外光，而不受太阳光的干扰，误报率低，可以将电火花报警信息 发送到手机终端，实现远程报警。
(3)本发明的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，氧化镨/氧化镓 PN结芯片通过对其结构、尺寸、厚度的合理设计使其探测到200-280nm波段的 深紫外光的性能达到最佳。
(4)发明的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备法，具有工 艺可控性强，操作简单，普适性好，且重复测试具有可恢复性等特点，具有很大 的应用前景。
(5)本基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备法，通过激光分 子束外延技术在n型氧化镓单晶衬底上沉积一半面积的p型氧化镨薄膜，利用掩 膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨和氧化镓衬底上各沉积一层Ti/Au薄膜作 为电极使用。并设计一套紫外光电探测的外围电路，将氧化镨/氧化镓PN结芯片 制作成一种智能电火花检测报警系统。
附图说明
图1是本发明的氧化镨/氧化镓PN结芯片的示意图。
图2是用本发明方法测得氧化镨/氧化镓PN结芯片电极电压为-5V的I-t曲线图。
图3是用本发明的紫外光电探测外围电路图。
其中：1-n型氧化镓单晶衬底；2-p型氧化镨薄膜；3-第一Ti/Au薄膜电极；4-第 二Ti/Au薄膜电极。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。附图为简化的示意图，仅以示 意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备方法具有如下步骤：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨/氧化镓PN结的p型Pr2O3薄 膜和n型β-Ga2O3单晶衬底上分别沉积Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的 氧化镨/氧化镓PN结芯片、GSM模块以及蜂鸣器接入紫外光光电探测电路，组 装成智能电火花检测报警系统。
具体地，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将n型β-Ga2O3衬底放入V(HF)∶V(H2O2)＝1∶5的溶液中浸泡以去除自 然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二，把Pr2O3靶材放置在激光分子束外延系统的靶台位置，将上述处理 后的n型β-Ga2O3衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩 气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型β-Ga2O3衬底，生长Pr2O3薄膜，待 薄膜生长完毕，继续通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Pr2O3薄膜进行原 位退火；其中，Pr2O3靶材与n型β-Ga2O3衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔 体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3∶1，加热n型β-Ga2O3衬底时 腔体压强为1×10-3Pa，Pr2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为5Pa，激光能量为 200mJ/cm2，激光脉冲频率为1Hz，激光的波长为248nm，n型β-Ga2O3衬底的 加热温度为500℃，Pr2O3薄膜的退火温度为500℃，退火时间为2小时。
将所制得的氧化镨/氧化镓PN结芯片如图1所示，对氧化镨/氧化镓PN结 芯片进行光电性能测量，将探针点在电极两端，电极之间加电压-5伏特，测得芯 片的I-t特性曲线，测量示意图如图2。当外加电压为-5伏特并在254nm和365nm 紫外光的照射下，发现254nm紫外光响应电流迅速增大，而365nm紫外光没有 响应，表明该芯片只对254nm的紫外光有响应，具有日盲特性，此外，控制紫 外灯开关，电流瞬时发生变化，表明该芯片具有高灵敏度。
紫外光电探测外围电路的原理图如图3所示，其电路原理为：在已知探测器 D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测 器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相 输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。 其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。 工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端 的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP 三极管Q1导通，蜂鸣器U1报警，同时启动GSM网络模块，将报警信号发送 至手机终端。
实施例2
基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备方法具有如下步骤：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨/氧化镓PN结的p型Pr2O3薄 膜和n型β-Ga2O3单晶衬底上分别沉积Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的 氧化镨/氧化镓PN结芯片、GSM模块以及蜂鸣器接入紫外光光电探测电路，组 装成智能电火花检测报警系统。
具体地，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将n型β-Ga2O3衬底放入V(HF)∶V(H2O2)＝1∶5的溶液中浸泡以去除 自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二：把Pr2O3靶材放置在激光分子束外延系统的靶台位置，将上述处理 后的n型β-Ga2O3衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩 气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型β-Ga2O3衬底，生长Pr2O3薄膜，待 薄膜生长完毕，继续通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Pr2O3薄膜进行原 位退火；其中，Pr2O3靶材与n型β-Ga2O3衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔 体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3∶1，加热n型β-Ga2O3衬底时 腔体压强为1×10-3Pa，Pr2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为5Pa，激光能量为 200mJ/cm2，激光脉冲频率为1Hz，激光的波长为248nm，n型β-Ga2O3衬底的 加热温度为500℃，Pr2O3薄膜的退火温度为550℃，退火时间为1.5小时。
紫外光电探测外围电路与实施例1相同。
所得基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的测试，发现当有电火花产 生时，报警系统的蜂鸣器立刻发出响声，并通过GSM网络致电至手机终端，如 果手机终端无人接听，该报警系统又继续以短信形式将报警信息发送给手机终 端，实现远程双重报警。
实施例3
基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备方法具有如下步骤：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨/氧化镓PN结的p型Pr2O3薄 膜和n型β-Ga2O3单晶衬底上分别沉积Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的 氧化镨/氧化镓PN结芯片、GSM模块以及蜂鸣器接入紫外光光电探测电路，组 装成智能电火花检测报警系统。
具体地，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将n型β-Ga2O3衬底放入V(HF)∶V(H2O2)＝1∶5的溶液中浸泡以去除 自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二：把Pr2O3靶材放置在激光分子束外延系统的靶台位置，将上述处理 后的n型β-Ga2O3衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩 气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型β-Ga2O3衬底，生长Pr2O3薄膜，待 薄膜生长完毕，继续通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Pr2O3薄膜进行原 位退火；其中，Pr2O3靶材与n型β-Ga2O3衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔 体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3∶1，加热n型B-Ga2O3衬底时 腔体压强为1×10-3Pa，Pr2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为5Pa，激光能量为 200mJ/cm2，激光脉冲频率为1Hz，激光的波长为248nm，n型β-Ga2O3衬底的 加热温度为550℃，Pr2O3薄膜的退火温度为550℃，退火时间为1小时。
紫外光电探测外围电路与实施例1相同。
所得基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的测试，发现当有电火花产 生时，报警系统的蜂鸣器立刻发出响声，并通过GSM网络致电至手机终端，如 果手机终端无人接听，该报警系统又继续以短信形式将报警信息发送给手机终 端，实现远程双重报警。
似。
实施例4
基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备方法具有如下步骤：
利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨/氧化镓PN结的p型Pr2O3薄 膜和n型β-Ga2O3单晶衬底上分别沉积Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的 氧化镨/氧化镓PN结芯片、GSM模块以及蜂鸣器接入紫外光光电探测电路，组 装成智能电火花检测报警系统。
具体地，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将n型β-Ga2O3衬底放入V(HF)∶V(H2O2)＝1∶5的溶液中浸泡以去除 自然氧化层，然后用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗，并真空干燥；
步骤二：把Pr2O3靶材放置在激光分子束外延系统的靶台位置，将上述处理 后的n型β-Ga2O3衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩 气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型β-Ga2O3衬底，生长Pr2O3薄膜，待 薄膜生长完毕，继续通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Pr2O3薄膜进行原 位退火；其中，Pr2O3靶材与n型β-Ga2O3衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔 体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3∶1，加热n型β-Ga2O3衬底时 腔体压强为1×10-3Pa，Pr2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为5Pa，激光能量为 200mJ/cm2，激光脉冲频率为1Hz，激光的波长为248nm，n型β-Ga2O3衬底的 加热温度为600℃，Pr2O3薄膜的退火温度为600℃，退火时间为2小时。
紫外光电探测外围电路与实施例1相同。
所得基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的测试，发现当有电火花产 生时，报警系统的蜂鸣器立刻发出响声，并通过GSM网络致电至手机终端，如 果手机终端无人接听，该报警系统又继续以短信形式将报警信息发送给手机终 端，实现远程双重报警。
实施例5
由实施例1的制备方法制备出的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系 统，其特征在于，包括氧化镨/氧化镓PN结芯片、紫外光电探测外围电路、GSM 模块以及蜂鸣器，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片与紫外光点探测外围电路连接， GSM模块以与蜂鸣器并联连入紫外光电探测外围电路；如图1所示，所述氧化 镨/氧化镓PN结芯片包括n型氧化镓单晶衬底1、设置于n型氧化镓单晶衬底1 上的p型氧化镨薄膜2、以及Ti/Au薄膜电极；所述p型氧化镨薄膜的面积为n 型氧化镓单晶衬底面积的一半。
具体地，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极3和第二Ti/Au薄膜 电极4。
进一步地，所述第一Ti/Au薄膜电极3设置于p型氧化镨薄膜2表面，所述 第二Ti/Au薄膜电极4设置于n型氧化镓单晶衬底1表面。
具体地，Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和Au薄膜电极构成，所述Au薄膜 电极设置于Ti薄膜电极的上方。
作为优选，Ti薄膜电极厚度为20nm，Au薄膜电极的厚度为60nm，Ti/Au 薄膜电极为边长2毫米的正方形。
作为优选，p型氧化镨薄膜2的厚度为200nm。
作为优选，所述的GSM模块将电火花报警信息发送到手机终端，实现远程 报警。
紫外光电探测外围电路的原理图如图3所示，其电路原理为：在已知探测器 D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测 器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相 输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。 其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。 工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端 的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP 三极管Q1导通，蜂鸣器U1报警，同时启动GSM网络模块，将报警信号发送 至手机终端。
将制作的基于氧化镨/氧化镓PN结的智能电火花检测报警系统进行测试，发 现当有电火花产生时，报警系统的蜂鸣器立刻发出响声，并通过GSM网络致电 至手机终端，如果手机终端无人接听，该报警系统又继续以短信形式将报警信息 发送给手机终端，实现远程双重报警。
实施例6
基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，包括氧化镨/氧化 镓PN结芯片、紫外光电探测外围电路、GSM模块以及蜂鸣器，所述氧化镨/氧 化镓PN结芯片与紫外光点探测外围电路连接，GSM模块以与蜂鸣器并联连入 紫外光电探测外围电路；如图1所示，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片包括n型氧 化镓单晶衬底1、设置于n型氧化镓单晶衬底1上的p型氧化镨薄膜2、以及Ti/Au 薄膜电极。
作为优选，所述p型氧化镨薄膜的面积为n型氧化镓单晶衬底面积的一半。
具体地，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极3和第二Ti/Au薄膜 电极4。
进一步地，所述第一Ti/Au薄膜电极3设置于p型氧化镨薄膜2表面，所述 第二Ti/Au薄膜电极4设置于n型氧化镓单晶衬底1表面。
具体地，Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和Au薄膜电极构成，所述Au薄膜 电极设置于Ti薄膜电极的上方。
作为优选，Ti薄膜电极厚度为30nm，Au薄膜电极的厚度为90nm，Ti/Au 薄膜电极为边长2毫米的正方形。
作为优选，p型氧化镨薄膜2的厚度为300nm。
作为优选，所述的GSM模块将电火花报警信息发送到手机终端，实现远程 报警。
紫外光电探测外围电路的原理图如图3所示，其电路原理为：在已知探测器D1阻值的情况下，调节可变电阻R1的阻值至与探测器D1的相似，以分担探测 器的电压。LM358在这里用作比较器，变阻器R2端的电压做为比较器的反相 输入端，即比较器的基准电压。反相器74HC04起到稳压并增强驱动能力作用。 其中R3，R4是限流电阻。C1、C2、C3、C4、C5作为旁路电容，起到滤波作用。 工作原理：当紫外光照射到探测器上时，探测器的电阻变化，导致电阻R1两端 的电压变大，当比较器LM358的正向输入端的电压高于反向输入端时，LM358输出高电平。LM358输出的高电平经过反相器74HC04后变为低电平导致PNP 三极管Q1导通，蜂鸣器U1报警，同时启动GSM网络模块，将报警信号发送 至手机终端。
将制作的基于氧化镨/氧化镓PN结的智能电火花检测报警系统进行测试，发 现当有电火花产生时，报警系统的蜂鸣器立刻发出响声，并通过GSM网络致电 至手机终端，如果手机终端无人接听，该报警系统又继续以短信形式将报警信息 发送给手机终端，实现远程双重报警。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求 意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
Claims (9)
1.基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，包括氧化镨/氧化镓PN结芯片、紫外光电探测外围电路、GSM模块以及蜂鸣器，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片与紫外光点探测外围电路连接，GSM模块以与蜂鸣器并联连入紫外光电探测外围电路；所述氧化镨/氧化镓PN结芯片包括n型氧化镓单晶衬底、设置于n型氧化镓单晶衬底上的p型氧化镨薄膜、以及Ti/Au薄膜电极；所述p型氧化镨薄膜的面积为n型氧化镓单晶衬底面积的一半。
2.根据权利要求1所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，所述Ti/Au薄膜电极包括第一Ti/Au薄膜电极和第二Ti/Au薄膜电极。
3.根据权利要求2所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，所述第一Ti/Au薄膜电极设置于p型氧化镨薄膜表面，所述第二Ti/Au薄膜电极设置于n型氧化镓单晶衬底表面。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，Ti/Au薄膜电极由Ti薄膜电极和Au薄膜电极构成，所述Au薄膜电极设置于Ti薄膜电极的上方。
5.根据权利要求4所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，Ti薄膜电极厚度为20-30nm，Au薄膜电极的厚度为60-90nm，Ti/Au薄膜电极为边长2毫米的正方形。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，p型氧化镨薄膜的厚度为200-300nm。
7.根据权利要求1或2或3或5所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统，其特征在于，所述的GSM模块将电火花报警信息发送到手机终端，实现远程报警。
8.基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备法，其特征在于，包括以下步骤：利用掩膜版并通过射频磁控溅射技术在氧化镨/氧化镓PN结的p型Pr2O3薄膜和n型β-Ga2O3单晶衬底上分别沉积Ti/Au薄膜作为测量电极；并将带电极的氧化镨/氧化镓PN结芯片、GSM模块以及蜂鸣器接入紫外光光电探测电路，组装成智能电火花检测报警系统。
9.根据权利要求8所述的基于PN结芯片的智能电火花检测报警系统的制备方法，其特征在于，所述氧化镨/氧化镓PN结芯片的制备方法包括如下步骤：
步骤一，将n型β-Ga2O3单晶衬底放入V(HF)∶V(H2O2)＝1∶5的溶液中浸泡以去除自然氧化层，然后超声清洗，真空干燥，形成处理后的n型β-Ga2O3单晶衬底；
步骤二，把Pr2O3靶材放置在激光分子束外延系统的靶台位置，将上述处理后的n型β-Ga2O3单晶衬底固定在样品托上，放进真空腔；先将腔体抽真空，通入氩气和氧气，调整真空腔内的压强，加热n型β-Ga2O3单晶衬底，生长Pr2O3薄膜，待薄膜生长完毕，继续通入氧气，调整真空腔内的压强，对所得Pr2O3薄膜进行原位退火；其中，Pr2O3靶材与n型β-Ga2O3单晶衬底的距离设定为5厘米，抽真空后腔体压强为1×10-6Pa，通入氩气和氧气的流量比为3∶1，加热n型β-Ga2O3单晶衬底时腔体压强为1×10-3Pa，Pr2O3薄膜进行原位退火时腔体压强为5Pa，激光能量为200mJ/cm2，激光脉冲频率为1Hz，激光的波长为248nm，n型β-Ga2O3单晶衬底的加热温度为500-600℃，Pr2O3薄膜的退火温度为500-600℃，退火时间为1-2小时。
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