氣敏電阻是一種將檢測(cè)到的氣體的成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器,它是利用某些半導(dǎo)體吸收某種氣體后發(fā)生氧化還原反應(yīng)制成的,主要成分是金屬氧化物。
它的主要品種有:金屬氧化物氣敏電阻,復(fù)合氧化物氣敏電阻,陶瓷氣敏電阻等。
在現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)和生活中,人們往往會(huì)接觸到各種各樣的氣體,需要對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)和控制,比如化工生產(chǎn)中氣體成分的檢測(cè)與控制;煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)與報(bào)警;環(huán)境污染情況的監(jiān)測(cè);煤氣泄漏:火災(zāi)報(bào)警;燃燒情況的檢測(cè)與控制等等。氣敏電阻傳感器就是一種將檢測(cè)到的氣體的成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器。
氣敏電阻的材料
氣敏電阻是金屬氧化物,制作上通過(guò)化學(xué)計(jì)量比的偏離的雜質(zhì)缺陷制成的金屬氧化物半導(dǎo)體分為n型半導(dǎo)體(如sno2,fe203等)和p型半導(dǎo)體(如coo,pbo)等。為了提高某種氣敏電阻對(duì)某些氣體成分的選擇性和靈敏度臺(tái)成這些材料時(shí),還摻入催化劑如鈀pd,鉑pt等。
氣敏電阻的分類
氣敏電阻根據(jù)加熱的方式可分為直熱式和旁熱式兩種。直熱式加熱絲和測(cè)量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管芯內(nèi);直熱式它消耗功率大,穩(wěn)定性較差,故應(yīng)用逐漸減少。
旁熱式以陶瓷管為基底,管內(nèi)穿加熱絲,管外側(cè)有兩個(gè)測(cè)量極,測(cè)量極之間為金屬氧化物氣敏材料,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。旁熱式性能穩(wěn)定,消耗功率小,其結(jié)構(gòu)上往往加有封壓雙層的不銹鋼絲網(wǎng)防爆,因此安全可靠,其應(yīng)用面較以sno2氣敏元件為例,它是由0.1--10um的晶體集合而成,這種晶體是作為n型半導(dǎo)體而工作的。
在正常情況下,是處于氧離子缺位的狀態(tài)。當(dāng)遇到離解能較小且易于失去電子的可燃性氣體分子時(shí),電子從氣體分子向半導(dǎo)體遷移,半導(dǎo)體的載流子濃度增加,因此電導(dǎo)率增加。而對(duì)于p型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō),它的晶格是陽(yáng)離子缺位狀態(tài),當(dāng)遇到可燃性氣體時(shí)其電導(dǎo)率則減小。
sno2在室溫下雖能吸附氣體,但其電導(dǎo)率變化不大。但當(dāng)溫度增加后,電導(dǎo)率就發(fā)生較大的變化,因此氣敏元件在使用時(shí)需要加溫。此外,在氣敏元件的材料中加入微量的鉛、鉑、金、銀等元素以及一些金屬鹽類催化劑可以獲得低溫時(shí)的靈敏度,也可增強(qiáng)對(duì)氣體種類的選擇性。