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气敏传感器

semiscone  发表于 2008/9/19 8:59:38      744 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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气敏传感器

 

        气体与人类日常生活密切相关,对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段,气敏传感器发挥着极其重要的作用。

        如生活环境中一氧化碳浓度达0.8~1.15 ml/L时,就会出现呼吸急促,脉搏加快,甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。

        半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料,如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾,如一氧化碳、醇等时,电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。

气敏电阻的工作原理及其特性

•接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝(也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层),使用时对铂丝通以电流,保持300℃~400℃的高温,此时若与可燃性气体接触,可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧,因此,铂丝的温度会上升,铂丝的电阻值也上升;通过测量铂丝的电阻值变化的大小,就知道可燃性气体的浓度。
•电化学气敏传感器一般利用液体(或固体、有机凝胶等)电解质,其输出形式可以是气体直接氧化或还原产生的电流,也可以是离子作用于离子电极产生的电动势。
•半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单的特点,应用极其广泛;半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小;P型阻值随气体浓度的增大而增大。

        SnO2金属氧化物半导体气敏材料,属于 N型半导体,在200~300℃温度它吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当遇到有能供给电子的可燃气体(如CO等)时,原来吸附的氧脱附,而由可燃气体以正离子状态吸附在金属氧化物半导体表面;氧脱附放出电子,可燃行气体以正离子状态吸附也要放出电子,从而使氧化物半导体导带电子密度增加,电阻值下降。可燃性气体不存在了,金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附,使电阻值升高到初始状态。这就是半导体气敏元件检测可燃气体的基本原理。

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