气敏传感器及其工作原理
指导老师：雷家珩汇报者：周华
汇报时间：2011112
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f目录
气敏传感器定义气敏传感器分类气敏传感器工作原理气敏传感器的应用气敏传感器研究现状与发展趋势参考文献
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f1气敏传感器定义
气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
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f2气敏传感器分类
气敏传感器
半导体式气敏传感器绝缘体气敏传感器光干涉式气敏传感器热传导式气敏传感器电化学气敏传感器
红外线吸收散式气敏传感器
电阻型非电阻型接触燃烧式型电容式
恒电位电解式伽伐尼电池式
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f3气敏传感器工作原理
31半导体气敏传感器工作原理
半导体气敏传感器见图12由气敏部分、加热丝及防爆网等构成它是在气敏部分的S
O2、Fe2O2、Z
O2等金属氧化物中添加Pt、Pd等敏化剂的传感器。半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体主要是金属氧化物表面接触时产生的电导率等物性变化来检测气体。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自由地扩散物理吸附失去其运动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。
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f31半导体气敏传感器工作原理
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性气体。
图1半导体气敏传感器结构图
图2半导体气敏传感器的符号表示6
f31半导体气敏传感器工作原理
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使电阻下降见图3。当这种半导体气敏传感器与气体接触时其阻值发生变化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r