氣敏傳感器的分類與工作原理以及應(yīng)用詳解

　　氣敏傳感器是將氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。在現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)和生活中，會(huì)接觸到各種各樣的氣體，需要進(jìn)行檢測(cè)和控制。如化工生產(chǎn)中氣體成分的檢測(cè)與控制，煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)與報(bào)警，環(huán)境污染情況的監(jiān)測(cè)，煤氣泄漏、火災(zāi)報(bào)警、燃燒情況的檢測(cè)與控制等。

　　氣敏傳感器的分類

　　氣敏傳感器的種類較多，主要包括敏感氣體種類的氣敏傳感器、敏感氣體量的真空度氣敏傳感器，以及檢測(cè)氣體成分的氣體成分傳感器。前者主要有半導(dǎo)體氣敏傳感器和固體電解質(zhì)氣敏傳感器，后者主要有高頻成分傳感器和光學(xué)成分傳感器。由于半導(dǎo)體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用很廣。本節(jié)將著重介紹半導(dǎo)體氣敏傳感器。

　　半導(dǎo)體氣敏傳感器的工作原理

　　半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸后，造成半導(dǎo)體性質(zhì)的變化來檢測(cè)特定氣體的成分或者測(cè)量其濃度。

　　半導(dǎo)體氣敏傳感器大體上可以分為電阻式和非電阻式兩類。電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料，如氧化錫（SnQ2）、氧化錳（MnO2）等金屬氧化物制成敏感元件，當(dāng)它們吸收了可然氣體的煙霧，如氫、一氧化碳、烷、醚、醉、苯以及天然氣等時(shí)，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，放出熱量，使元件溫度相應(yīng)增高，電阻發(fā)生變化。利用半導(dǎo)體材料的這種特性，將氣體的成分和濃度變換成電信號(hào)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警。

　　圖4.42所示為典型氣敏元件的阻值一濃度關(guān)系?？梢钥闯觯?duì)不同氣體的敏感程度不同，如對(duì)乙醚、乙醉、氫氣等具有較高的靈敏度，而對(duì)甲烷的靈敏度較低。一般地，隨著氣體的濃度增加，元件阻值明顯增大，在一定范圍內(nèi)，呈線性關(guān)系。

　　半導(dǎo)體氣敏傳感器的應(yīng)用

　　由于半導(dǎo)體氣敏傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間快、使用壽命長(zhǎng)及成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以得到了廣泛應(yīng)用。按照用途、可分為檢測(cè)儀、報(bào)警儀、自動(dòng)控制儀器和測(cè)試儀器等幾種類型。