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什么是半导体气敏传感器?

发布时间:2012-12-22

气敏传感器可分为干式和湿式两种,今天我主要的在这里讲解一下最常见的干式气敏传感器中的半导体陶瓷型气敏传感器,其简称为半导体气敏传感器。

半导体气敏传感器的简介

半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触,造成半导体的电导率等物理性质发生变化的原理来检测特定气体的成分或者浓度。并且,它具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长及价格低等优点,成为世界上产量最大、使用最广的传感器之一。


半导体气敏传感器

半导体气敏传感器的构成与原理

半导体气敏传感器是以氧化物半导体为基本材料。当气体吸附在半导体表面时,其导电率会发生变化,从而使电阻值发生变化。当传感器两端加有电压时,流过传感器的电流也随之发生变化,因此将气体浓度的变化转换为电量的变化。

半导体式气敏传感器分类


按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部,可分为表面控制型和体控制型。

表面控制型: 半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受,结果使半导体的电导率等物理性质发生变化,但内部化学组成不变;

体控制型:半导体与气体的反应,使半导体内部组成发生变化,而使电导率变化。


半导体气敏传感器
 
按照半导体变化的物理特性,又可分为电阻型和非电阻型。

电阻型半导体气敏元件:是利用敏感材料接触气体时,其阻值变化来检测气体的成分或浓度;

非电阻型半导体气敏元件:是利用其它参数,如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体的。

半导体气敏元件的特性参数

(1)气敏元件的电阻值

将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值,称为气敏元件(电阻型)的固有电阻值,表示为Ra。一般其固有电阻值在(103~105)Ω范围。

测定固有电阻值Ra时, 要求必须在洁净空气环境中进行。由于经济地理环境的差异,各地区空气中含有的气体成分差别较大,即使对于同一气敏元件,在温度相同的条件下,在不同地区进行测定,其固有电阻值也都将出现差别。因此,必须在洁净的空气环境中进行测量。

(2)气敏元件的灵敏度

是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。它表示气体敏感元件的电参量(如电阻型气敏元件的电阻值)与被测气体浓度之间的依从关系。
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