半導(dǎo)體氣體傳感器

　　導(dǎo)讀：傳感器是什么?氣體傳感器是什么?半導(dǎo)體氣體傳感器是什么?

一、半導(dǎo)體氣體傳感器- -概念

　　傳感器指的是具有采集信息功能并能將采集到的信息轉(zhuǎn)化為人們更易識別的信號(如電信號、聲信號、光信號、數(shù)字信號等)的裝置。

　　氣體傳感器指的是能夠采集氣體的某些信息(如濃度、種類)并將采集到的信息轉(zhuǎn)化為人們更易識別的信號(如電信號、聲信號、光信號、數(shù)字信號等)的裝置。

　　氣體傳感器可分為化學(xué)類氣體傳感器和物理類氣體傳感器，而半導(dǎo)體氣體傳感器就是化學(xué)類氣體傳感器類別中的一員。

二、半導(dǎo)體氣體傳感器- -分類

　　當(dāng)加熱器與半導(dǎo)體材料為隔離狀態(tài)時(shí)，這一類結(jié)構(gòu)的傳感器就是旁熱式氣體傳感器，旁熱式又可分為管狀旁熱式(見圖a)和平面旁熱式(見圖d)兩種。

　　當(dāng)加熱器與半導(dǎo)體材料直接接觸時(shí)，這一類結(jié)構(gòu)的傳感器即為直熱式氣體傳感器(見圖b)。

　　不需要附加加熱器的傳感器就是自加熱時(shí)傳感器(見圖c)。

三、半導(dǎo)體氣體傳感器- -原理

　　金屬氧化物半導(dǎo)體在空氣中被加熱到一定溫度時(shí)，氧原子被吸附在帶負(fù)電荷的半導(dǎo)體表面，半導(dǎo)體表面的電子會被轉(zhuǎn)移到吸附氧上，氧原子就變成了氧負(fù)離子，同時(shí)在半導(dǎo)體表面形成一個(gè)正的空間電荷層，導(dǎo)致表面勢壘升高，從而阻礙電子流動(dòng)(見圖1)。在敏感材料內(nèi)部，自由電子必須穿過金屬氧化物半導(dǎo)體微晶粒的結(jié)合部位(晶界)才能形成電流，由氧吸附產(chǎn)生的勢壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動(dòng)，傳感器的電阻即緣于這種勢壘，在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時(shí)，氧負(fù)離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低，勢壘隨之降低(見圖2)，導(dǎo)致傳感器的組織減小。

四、半導(dǎo)體氣體傳感器- -應(yīng)用

　　半導(dǎo)體氣體傳感器在安全領(lǐng)域可用于家用燃?xì)鈭?bào)警器、工業(yè)用燃?xì)馓綔y器、便攜式燃?xì)馓綔y器、燃料電池用燃?xì)鈭?bào)警器等;在舒適方面可用于空氣清潔機(jī)、微波爐、抽油煙機(jī)、空氣質(zhì)量控制等;在健康方面可用于酒精檢測器、口臭檢測器等;在計(jì)量方面可用于氣象色譜儀、酒精分析儀等。

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