-
氣敏傳感器
鎖定
- 中文名
- 氣敏傳感器
- 外文名
- gas sensor
- 目 的
- 檢測氣體濃度和成分
- 領 域
- 硬件
氣敏傳感器適用範圍
氣敏傳感器的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。
它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號，根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息，從而可以進行檢測、監控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。
[1]
氣敏傳感器工作原理
聲波器件表面的波速和頻率會隨外界環境的變化而發生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面塗覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準確的反應氣體濃度的變化值。
[1]
氣敏傳感器分類
1970年，荷蘭科學家Bergveld研製出了對氫離子響應的離子敏感場效應晶體管，標誌着離子敏半導體傳感器的誕生。半導體傳感器以其易於實現集成化，微型化、靈敏度高等諸多優點，一直引起世界各國科學家的重視和興趣。由於電子技術的飛速發展，以半導體傳感器為代表的各種固態傳感器相繼問世。這類傳感器主要是以半導體為敏感材料，在各種物理量的作用下引起半導體材料內載流子濃度或分佈的變化，通過檢測這些物理特性的變化，即可反映被測參數值。它與各種結構型傳感器相比，具有如下特點：
- 由於傳感器原理是基於物理變化的，因而沒有相對運動部件，可以做到結構簡單，微型化；
- 靈敏度高，動態性能好，輸出為電量；
- 採用半導體為敏感材料容易實現傳感器集成化，智能化；
- 功耗低，安全可靠。同時，半導體傳感器也存在以下一些缺點：
- 線性範圍窄，在精度要求高的場合應採用線性化補償電路；
- 與所有半導體元件一樣，輸出特性易受温度影響而漂移，所以應採用補償措施；
- 性能參數離散性大。
雖然存在上述問題，但半導體傳感器仍是傳感器發展的重要方向，尤其是大規模集成電路技術的不斷髮展，半導體傳感器的技術也日臻完善。
從所使用的材料來看，凡是使用半導體為材料的傳感器都屬於半導體式傳感器，如，霍爾元件、光敏、磁敏、二極管和三極管熱敏電阻、壓阻式傳感器、光電池、氣敏、濕敏、色敏和離子敏等傳感器。有些內容與其他傳感器互相交叉，已在其它章中介紹。本章主要介紹氣敏、濕敏、磁敏、色敏和離子敏半導體式傳感器。
[2]
氣敏傳感器應用
氣敏傳感器的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂勠11、R12蘺檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息從而可以進行檢測、監控、報警還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。 由於氣體種類繁多, 性質各不相同不可能用一種傳感器檢測所有類別的氣體因此能實現氣-電轉換的傳感器種類很多按構成氣敏傳感器材料可分為半導體和非半導體兩大類。實際使用最多的是半導體氣敏傳感器因此本文主要講述半導體氣敏元件的有關原理及應用。
半導體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導體表面接觸時，產生的電導率等物理性質變化來檢測氣體的。 按照半導體與氣體相互作用時產生的變化只限於半導體表面或深入到半導體內部，可分為表面控制型和體控制型，前者半導體表面吸附的氣體與半導體間發生電子接受，結果使半導體的電導率等物理性質發生變化，但內部化學組成不變，後者半導體與氣體的反應，使半導體內部組成發生變化而使電導率變化。 按照半導體變化的物理特性，又可分為電阻型和非電阻型，電阻型半導體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度廠半導體式氣敏元件則是根據氣體的吸附和反應，使其某些關係特性發生改變無對氣體進行直接或間接的檢測，如二極管伏安特性和場效應晶體管的閾值電壓變化來檢測被測氣體的。
[2]
