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)換為電信號的傳感器。在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)和生活中，會接觸到各種各樣的氣體，需要進(jìn)行檢測和控制。如化工生產(chǎn)中氣體成分的檢測與控制，煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測與報警，環(huán)境污染情況的監(jiān)測，煤氣泄漏、火災(zāi)報警、燃燒情況的檢測與控制等。

　　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、使用壽命長和成本低等優(yōu)點，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)的變化來檢測特定氣體的成分或者測量其濃度。

　　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，會發(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，進(jìn)行監(jiān)測和報警。

　　圖4.42所示為典型氣敏元件的阻值一濃度關(guān)系。可以看出，元件對不同氣體的敏感程度不同，如對乙醚、乙醉、氫氣等具有較高的靈敏度，而對甲烷的靈敏度較低。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)時間和恢復(fù)時間快、使用壽命長及成本低等優(yōu)點，所以得到了廣泛應(yīng)用。按照用途、可分為檢測儀、報警儀、自動控制儀器和測試儀器等幾種類型。