以在高电压回路下使用。缺点:热容量小,易受环境气流的影响,测量回路与加热回路之间没有隔离,相互影响。
f②旁热式器件旁热式气敏器件的结构和符号如图53所示。其管芯增加了一个陶
瓷管,管内放加热丝,管外涂梳状金电极作测量极,在金电极外涂S
O2等材料。
这种结构的器件克服了直热式器件的缺点,其测量极与加热丝分离,加热丝不与气敏材料接触,避免了测量回路与加热回路之间的相互影响,器件热容量大,降低了环境气氛对器件加热温度的影响,所以这类器件的稳定性、可靠性都较直热式器件有所改进。
二半导体气敏材料的气敏机理半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被
吸附时,吸附分子首先在表面上自由地扩散物理吸附,失去其运动
f能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处化学吸附。这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向的气体有O2和NOx,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放出电子,而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给型气体。
当氧化型气体吸附到N型半导体上,还原型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子减少,而使电阻增大。相反,当还原型气体吸附到N型半导体上,氧化型气体吸附到P型半导体上时,将使载流子增多,而使电阻下降。三S
O2系列气敏器件1主要特性吸附性:图54为气体接触到N型半导体时所产生的器件阻值变化。当这种半导体气敏传感器与气体接触时,其阻值发生变化的时间称响应时间不到1mi
。相应的N型材料有S
O2,Z
O,TiO2,W2O3等,P型材料有MoO2,CrO3等。空气中的氧成分大体上是恒定的,因而氧的吸附量也是恒定的,气敏器件的阻值大致保持不变。如果被测气体流入这种气氛中,器件表面将产生吸附作用,器件的阻值将随气体浓度而变化,从浓度与电阻值的变化关系即可得知气体的浓度。
f灵敏度特性:图55为S
O2气敏器件的灵敏度特性,它表示不同气体浓度下气敏
器件的电阻值。实验证明S
O2中的添加物对其气敏效应有明显影响,如添加Pt铂或Pd钯可以提高其灵敏度和对气体的选择性。添加剂的成分和含量、器件的烧结温度和工作温度不同,都可以产生不同的气敏效应。例如在同一温度下,含15重量Pd的元件,对CO最灵敏,而含02重量Pd时,对CH4最灵敏;又如同一含r