氣敏傳感器的結構及原理

2021-01-09 電子發燒友
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氣敏傳感器的結構及原理

發表於 2019-08-07 11:09:00

  氣敏傳感器是什麼

  氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成分的傳感器,它對於環境保護和安全監督方面起著極重要的作用。氣敏傳感器是暴露在各種成分的氣體中使用的,由於檢測現場溫度、溼度的變化很大, 又存在大量粉塵和油霧等,所以其工作條件較惡劣,而且氣體對傳感元件的材料會產生化學反應物,附著在元件表面,往往會使其性能變差。所以對氣敏傳感器有下列要求:能夠檢測報警氣體的允許濃度和其他標準數值的氣體濃度,能長期穩定工作,重複性好,響應速度快,共存物質所產生的影響小等。

  

  氣敏傳感器的應用

  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(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。

  氣敏傳感器的結構

  材料是金屬氧化物,金屬氧化物半導體分成塑性半導體(如fqo)和F型半導體(如pbo)。為了提高某種氣敏電阻對某些氣體成分的選擇性和靈敏度,合成這些材料是,還會摻入催化劑,如N,PL。

  氣敏傳感器的原理

  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。

  氣敏傳感器的特點

  1.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;

  2.靈敏度高,動態性能好,輸出為電量;

  3.採用半導體為敏感材料容易實現傳感器集成化,智能化;

  4.功耗低,安全可靠。同時,半導體傳感器也存在以下一些缺點:

  5.線性範圍窄,在精度要求高的場合應採用線性化補償電路;

  6.與所有半導體元件一樣,輸出特性易受溫度影響而漂移,所以應採用補償措施;

  7.性能參數離散性大。

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