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气体传感器

几类重要的气体传感器

发布日期:2022-10-09 点击率:41

  气体传感器是一种把气体(多数为空气)中的特定成分检测出来,并将它转换为电信号的器件,以便提供有关待测气体的存在及浓度大小的信息。

  气体传感器最早用于可燃性气体及瓦斯泄漏报警,用于防灾,保证生产安全,以后逐渐推广应用,用于有毒气体的检测(图1所示)、容器或管道的检漏、环境监测(防止公害)、锅炉及汽车的燃烧检测与控制(可以节省燃料,并且可以减少有害气体的排放)、工业过程的检测与自动控制(测量分析生产过程中某一种气体的含量或浓度)。近年来,在医疗、空气净化、家用燃气灶、热水器等方面,气体传感器得到普遍的应用。

  气体传感器的性能必须满足下列条件:

  ①能够检测易爆气体的允许浓度、有害气体的允许浓度和其他基准设定浓度,并能及时给出报警、显示与控制信号;

  ②对被测气体以外的共存气体或物质不敏感;

  ③性能长期稳定性、重复性好;

  ④动态特性好、响应迅速;

  ⑤使用、维护方便,价格便宜等。

  半导体型气体传感器是利用半导体气敏器件同气体接触,造成半导体性质变化,来检测气体的成分或浓度的气体传感器。半导体型气体传感器大体可分为电阻式和非电阻式两大类,如表2所示。电阻式半导体气体传感器用氧化锡、氧化锌等金属氧化物材料制作敏感器件,利用其阻值的变化来检测气体的浓度。气敏器件有多孔质烧结体、厚膜以及目前正在研制的薄膜等几种非电阻式半导体传感器。

  表面控制型气体传感器——这类器件表面电阻变化取决于表面原来吸附气体与半导体材料之间的电子交换。器件一般工作在空气中,空气中的O2和NO2接受来自半导体材料的电子而吸附负电荷,其结果表现为N型半导体材料的表面空间电荷区域的传导电子减少,使表面电导率减少,从而使器件处于高阻状态。一旦器件与被测气体接触,就会与吸附的氧起反应,将被氧束缚的几个电子释放出来,使敏感膜表面电导增加,使器件电阻减少。这种类型的传感器多数是以可燃性气体为检测对象,但如果吸附能力强,即使是非可燃性气体也能作为检测对象。

  这类器件具有检测灵敏度高、响应速度快、实用价值大等优点。目前常用的材料为氧化锡和氧化锌等较难还原的氧化物,也有研究用有机半导体材料的。在这类传感器中一般均掺有少量贵金属(如Pt等)作为激活剂。

  

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