2010-6半导体气敏传感器

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氧化物半导体气体传感器原理

氧化物半导体气体传感器原理
氧化物半导体气体传感器原理
氧化物半导体气体传感器是一种常见的气体传感器，它可以检测空气
中的氧气、一氧化碳、二氧化碳等气体。

其原理是利用氧化物半导体
材料的电学性质，当气体分子与其表面发生反应时，会改变其电阻值，从而实现气体检测。

氧化物半导体材料通常是由金属氧化物粉末制成的，如二氧化锡、氧
化铁等。

这些材料具有良好的导电性，但在空气中表面会形成一层氧
化物薄膜，使其电阻值增加。

当空气中存在可燃气体时，这些气体分
子会与氧化物表面发生化学反应，使氧化物表面的氧化物薄膜减少，
电阻值降低。

因此，可以通过测量氧化物半导体材料的电阻值变化来
检测空气中的气体浓度。

氧化物半导体气体传感器通常由氧化物半导体材料、加热元件和电路
组成。

加热元件可以使氧化物半导体材料保持在一定的温度范围内，
以保证其稳定性和灵敏度。

电路可以将氧化物半导体材料的电阻值变
化转化为电信号输出，从而实现气体检测。

氧化物半导体气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点，
因此在工业、环保、医疗等领域得到广泛应用。

但是，由于其灵敏度受温度、湿度等环境因素影响较大，因此在实际应用中需要进行校准和调试，以保证其准确性和可靠性。

总之，氧化物半导体气体传感器是一种常见的气体传感器，其原理是利用氧化物半导体材料的电学性质，通过测量其电阻值变化来检测空气中的气体浓度。

它具有灵敏度高、响应速度快、成本低等优点，在工业、环保、医疗等领域得到广泛应用。

半导体气敏传感器的分类

半导体气敏传感器的分类半导体气敏传感器的世界可真是个神奇的地方，听起来可能有点复杂，但其实它就像我们生活中的调味品，给我们的科技增添了很多色彩。

这些传感器就像小侦探，能够感知空气中的各种气体，帮助我们实时监测环境，保护我们的健康。

想象一下，如果没有这些小家伙，我们可能每天都在呼吸一些危险的气体，而浑然不知。

就像是电影里的超级英雄，默默守护着我们。

半导体气敏传感器到底有哪些分类呢？咱们可以把它们分为几大类，首先就是氧化物半导体传感器。

这种传感器就像是敏锐的嗅觉，能够检测到空气中的多种气体，特别是那些我们不容易察觉的有害气体。

它们通常是用一些金属氧化物制成的，像是二氧化锡、氧化锌等等。

这些材料在接触到特定的气体时，会发生变化，发出信号，让我们及时得知空气的“健康状况”。

这就像是你身边的朋友，发现你情绪不对劲，马上提醒你要调整一下心态。

接下来是导电聚合物传感器，这个听起来可能有点高大上，实际上也是很接地气的。

这种传感器的工作原理和氧化物半导体有点类似，但它们的材料是聚合物，像塑料那样的东西。

聚合物的好处在于它们可以很容易地被加工成各种形状，而且可以适应不同的环境。

就好比你家的沙发，不管你坐得多舒服，总有一天需要换个新样式。

这些传感器能对一些有机气体特别敏感，比如我们日常生活中常见的香水、油漆的气味，真的很厉害。

再聊聊电化学传感器，听名字就有点神秘。

这种传感器一般用于检测一些特定的气体，比如一氧化碳、二氧化硫等，它们工作起来就像是一个化学小实验。

气体在传感器内部发生反应，产生电信号。

说白了，它就像是一个小小的化学实验室，在我们身边默默地工作。

这类传感器的精度高，非常适合用于一些需要严谨监测的场合，比如工业排放监控。

这就像一个细致入微的管家，随时提醒你要注意环境的变化。

还有一类，叫做热导传感器，这个名字听上去就很炫酷。

这类传感器通过测量气体的热导率来识别不同的气体。

气体的热导率就像是每个气体的“指纹”，不同的气体有不同的热导特性。

半导体气体传感器原理

半导体气体传感器原理
半导体气体传感器是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件电阻值发生变化而制成的。

具体来说，当气体接触到半导体表面时，被吸附的分子首先在物体表面自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解吸附在物体表面。

如果半导体的功函数小于吸附分子的亲和力，则吸附分子将从器件夺走电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现电荷层。

例如氧气，等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体。

如果半导体的功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附。

具有正离子吸附倾向的气体有氢气、一氧化碳等，它们被称为还原性气体。

当氧化型气体吸附到n型半导体，还原性气体吸附到p 型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使电阻增大。

当还原型气体吸附到n型半导体上，氧化型气体吸附到p型半导体上时，则载流子增多，半
导体阻值下降。

以上信息仅供参考，如需了解半导体气体传感器原理的更多信息，建议查阅相关书籍或论文。

简述半导体气敏传感器的工作原理

简述半导体气敏传感器的工作原理半导体气敏传感器是一种能够检测气体浓度变化并转化为电信号输出的传感器，其工作原理主要基于气敏材料的电阻特性随着气体浓度的变化而发生改变。

本文将对半导体气敏传感器的工作原理进行详细阐述，以便更好地理解这一类型传感器的工作机制。

1. 气敏材料的选择半导体气敏传感器中最核心的部分就是气敏材料，它的选择直接影响着传感器的性能和灵敏度。

常用的气敏材料包括氧化锡（SnO2）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）等。

这些材料具有高灵敏度、稳定性和良好的可制备性，能够有效地实现对多种气体的检测。

2. 气敏材料的电阻特性气敏材料在不同气体环境中的电阻值会发生变化，这是半导体气敏传感器工作原理的基础。

在空气中，气敏材料的电阻值较高；而当有害气体存在时，气敏材料的电阻值会下降。

这是因为气体与气敏材料表面发生化学反应，导致电子浓度发生变化，从而影响了材料的电阻特性。

3. 电阻变化与气体浓度关系半导体气敏传感器的工作原理可以通过气体在气敏材料表面吸附和解吸的过程来解释。

当目标气体存在时，气体分子会吸附在气敏材料表面，导致了材料表面的电子浓度变化，从而引起电阻值的变化。

电阻值的变化与气体浓度呈正相关关系，一般来说，气体浓度越高，电阻值变化越大。

4. 电路控制为了准确地检测气敏材料的电阻变化，半导体气敏传感器一般会配备特定的电路控制系统。

这些电路系统可以校准并转换气敏材料的电阻变化为电信号输出，便于进一步的数据处理和分析。

通过对输出信号的处理，可以得到准确的气体浓度信息。

5. 灵敏度与稳定性半导体气敏传感器的工作原理决定了其具有较高的灵敏度和稳定性。

灵敏度主要表现在对气体浓度变化的快速响应能力，而稳定性则保证了传感器的长期稳定工作。

这使得半导体气敏传感器在工业生产、环境监测等领域有着广泛的应用。

总结来看，半导体气敏传感器的工作原理主要基于气敏材料的电阻特性随着气体浓度变化而发生变化。

通过对气敏材料的电阻变化进行监测和处理，可以实现对气体浓度的准确检测和监测。

半导体气体传感器的结构及原理

一、在博物馆文物、档案管理方面的运用这是温湿度传感器应用的另一个领域。

档案的纸张在温湿度适宜的条件可以多存放一些时间，而一旦温湿度条件遭到破坏纸张将要变脆，重要资料也将随之荡然无存，对档案馆进行温湿度记录是必要的，可以预防恶性事故的发生。

使用温湿度传感器将使温湿度记录的工作得以简化，也将节约文物保管的成本，使这一工作得以科学化，不受到过多的人为因素的干扰。

二、在疫苗冷链中的运用气体传感器主要针对于行业中的气体进行检测，在工业、电子、电力、化工、治金等行业中都有一定的应用。

气体传感器的种类是比较多的，其中常用的主要有半导体式、接触燃烧方式、化学反应式、光干涉式、热传导式、红外线吸收散式等。

而这当中以半导体气体传感器应用更为广泛。

半导体气体传感器由气敏部分、加热丝以及防爆网等构成，它是在气敏部分的sno2、fe2o2、zno2等金属氧化物中添加pt、pd等敏化剂的传感器。

传感器的选择性由添加敏化剂的多少进行控制，例如，对于zno2系列传感器，若添加pt，则传感器对丙烷与异丁烷有较高的灵敏度;若添加pd，则对co与h2比较敏感。

气体传感器以陶瓷管为框架，外覆一层敏感膜的材料，利用膜两端的镀金引脚进行测量。

敏感膜的材料最常用的有金属氧化物、高分子聚合物材料和胶体敏感膜等。

它的两个关键部分是加热电阻和气体敏感膜。

金电极连接气敏材料的两端，使其等效为一个阻值随外部待测气体浓度变化的电阻。

由于金属氧化物有很高的热稳定性，而且这种传感器仅在半导体表面层产生可逆氧化还原反应，半导体内部化学结构不变，因此，长期使用也可获得较高的稳定性。

原理简介如下：金属氧化物一旦加热，空气中的氧就会从金属氧化物半导体结晶粒子的施主能级中夺走电子，而在结晶表面上吸附负电子，使表面电位增高，从而阻碍导电电子的移动，所以，气体传感器在空气中为恒定的电阻值。

这时还原性气体与半导体表面吸附的氧发生氧化反应，由于气体分子的离吸作用使其表面电位高低发生变化，因此，传感器的电阻值要发生变化。

半导体传感器

气敏传感器1、半导体气敏传感器工作机理气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值变化化型气体——电子接收性气体；氢、碳氧化合物、醇类等具有正离子吸附倾向的气体，被称为还原型气体——电子供给性气体。

N型半导体，如氧化锡、氧化铁、氧化锌、氧化钨等；P型半导体，如氧化钴、氧化铅、氧化铜、氧化镍等。

当氧化型气体吸附到N型半导体上，半导体的载流子减少，电阻率上升；当氧化型气体吸附到P型半导体上，半导体的载流子增多，电阻率下降；当还原型气体吸附到N型半导体上，半导体的载流子增多，电阻率下降；当还原型气体吸附到P型半导体上，半导体的载流子减少，电阻率上升；气敏元件的加热作用：电阻型气敏元件通常工作在高温状态（2000C—4500C），目的是为了加速气体吸附和上述的氧化还原反应，提高灵敏度和响应速度；另外使附着在壳面上的油雾、尘埃烧掉。

在常温下，电导率变化不大，达不到检测目的，因此以上结构的气敏元件都有电阻丝加热器。

加热时间2—3分钟，加热电源一般为5V。

N型半导体与气体接触时的氧化还原反映①先在大气中加热，阻值急剧下降，后上升，达到稳定。

②通过被测气体氧化性气体（O2，NOX），吸取元件中电子，使电阻值增加。

③还原性气体（H2，CO）向元件释放电子，使电阻值下降。

通常器件工作在空气中，由于氧化的作用，空气中的氧被半导体（N型半导体）材料的电子吸附负电荷，结果半导体材料的传导电子减少，电阻增加，使器件处于高阻状态；当气敏元件与被测气体接触时，会与吸附的氧发生反应，将束缚的电子释放出来，敏感膜表面电导增加，使元件电阻减小。

空气中——氧化作用——氧被电子吸附——电子减少——高阻状态；气体接触——吸附——氧发生反应——电子释放——电导增加——电阻减小。

优点：工艺简单，价格便宜，使用方便；气体浓度发生变化时响应迅速；即使是在低浓度下，灵敏度也较高。

缺点：稳定性差，老化较快，气体识别能力不强，各器件之间的特性差异大等。

电阻式半导体气敏传感器的基本性能分析

电阻式半导体气敏传感器的基本性能分析09电本120091004106 成绩：摘要：利用理论分析与参阅相关技术手册，了解电阻式半导体气敏传感器的结构，基本原理，推导气敏传感器的特性参数：电阻值，灵敏度，漂移等。

能够在充分研究理论知识之后，学会简单的应用，设计电路，利用温度补偿降低其对传感器稳定性的影响。

关键词：电阻半导体气敏传感器基本原理特性参数温度补偿The basic performance analysis of Resistance-typesemiconductor gas sensorAbstractAccording to the theoretical analysis, refer to the relevant technical manual to understand the structure of Resistance-type semiconductor gas sensor and it's basic principles. Derive the characteristic parameters of gas sensors,like sensitivity, linearity, drift, selection characteristics.Making full use of the theoretical knowledge , learn simple applications to design a circuit for using the temperature compensation to reduce its impact on the stability of the sensor.Keywords:Resistance-type semiconductorbasic principles characteristic parameters the temperature compensation引言气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。

气敏传感器的分类

气敏传感器的分类气敏传感器是一种常用的传感器，用于测量气体浓度和其他气体特性。

气敏传感器根据其感知材料类型和传感器结构可以分成多种类型。

一、基于感知材料分类1.半导体气敏传感器半导体气敏传感器的感知材料是一种硫化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、钨三氧化物(WO3)等半导体材料。

在气体进入传感器后，半导体材料表面的电子结构会产生变化，导致电阻率发生变化，从而实现测量气体浓度的目的。

半导体气敏传感器体积小、响应速度快、能耗低、价格相对较低。

2.电化学气敏传感器电化学气敏传感器的感知材料通常是一种贵金属或其合金，如白金、铂铑合金等，其原理是将气体与电解液接触后，气体分为氧化或还原的反应，被感知材料所吸收或反应。

这种传感器具有高灵敏度和高选择性，但价格相对较高，且需要在特定的环境中使用。

光学气敏传感器的感知材料是一种可以与气体反应的荧光分子，当气体进入传感器后，荧光分子会产生变化，从而导致光学信号的变化，通过检测光学信号的变化可以实现气体浓度的测量。

这种传感器具有高灵敏度和高选择性，但价格相对较高。

二、基于传感器结构分类红外型气敏传感器是一种基于红外吸收原理的传感器，它可以测量气体的分子结构。

当气体进入传感器后，红外光源发出红外光束，气体会吸收其中的特定波长，通过检测红外光束的强度变化可以实现气体浓度的测量。

电容型气敏传感器是一种将电容作为感知元件的传感器。

当气体进入传感器后，感知元件所在区域的介电常数会发生变化，从而导致电容值发生变化，通过检测电容值的变化可以实现气体浓度的测量。

总之，气敏传感器可以根据其感知材料类型、传感器结构等多方面的因素进行分类。

不同类型的气敏传感器在其应用领域和技术特点方面有所不同，具体的使用需要根据实际需求进行选择。

半导体传感器

2 湿敏传感器
2.2 半导体陶瓷湿敏电阻 ◆半导体陶瓷湿敏电阻通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混合烧结而成的多孔陶瓷。这些材料有ZnO-LiOV2O5系、 Si-Na2O-V2O5系、 TiO2-MgO-Cr2O3系、Fe3O4等，前三种材料的电阻率随湿度增加而下降，故称为负特性湿敏半导体陶瓷，最后一种的电阻率随湿度增大而增大，故称为正特性湿敏半导体陶瓷（为叙述方便，有时将半导体陶瓷简称为半导瓷）。
2 湿敏传感器
2 湿敏传感器
图10-6 MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器结构
ห้องสมุดไป่ตู้
2 湿敏传感器
图10-7 MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器相对湿度与电阻的关系
● MgCr2O4-TiO2陶瓷湿度传感器的相对湿度与电阻值之
间的关系，见图10-7所示。传感器的电阻值既随所处环境的相对湿度的增加而减少，又随周围环境温度的变化而有所变化。
2 湿敏传感器 ◆水的饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样的空气水
蒸气压下，温度越低，则空气的水蒸气压与同温度下水的饱和蒸气压差值越小。当空气温度下降到某一温度时，空气中的水蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等。此时，空气中的水蒸气将向液相转化而凝结成露珠，相对湿度为100％ RH。该温度称为空气的露点温度，简称露点。如果这一温度低于0℃时，水蒸气将结霜，又称为霜点温度。两者统称为露点。空气中水蒸气压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿度。
2 湿敏传感器
图10-5 Fe3O4半导瓷湿敏电阻特性
3. 典型半导瓷湿敏元件 (1) MgCr2O4-TiO2湿敏元件 ●氧化镁复合氧化物——二氧化钛湿敏材料通常制成多孔陶瓷型“湿—电”转换器件，它是负特性半导瓷，MgCr2O4为Ｐ型半导体，它的电阻率低，阻值温度特性好，结构如图10-6 所示。

半导体传感器2010-6

器件的灵敏度特性虽然各有差异，单他们都遵循共同规律，即器件电阻与检测气体浓度之间大多有如下关系：
式中m代表器件相对于气体浓度变化的敏感性，又称气体分离能，对于可燃气体，m值为1/2～1/3；n与检测气体、器件材料等因素有关，并随测试温度和材料中有无增感剂而有所不同。
SnO2气敏传感器的灵敏度特性曲线
器器器器 / k 响响响响响1 min以以
100
器器器器
稳稳稳态
氧氧氧
50
5 2 min 4 min
还还氧
器器加加大大大
吸大响
N型半导体吸附气体时器件性和参数表面电阻控制型气敏传感器的代表有SnO2、ZnO等金属氧化物半导体材料制成的气体传感器。其中以SnO2气敏传感器较成熟，应用最广泛，下面就以此传感器为例进一步说明气敏传感器的特性与参数。 ⑴灵敏度特性气敏传感器在最佳工作条件下，接触同一种气体，其电阻值Rs随气体浓度变化的特性称为灵敏度特性，用K表示： K= Rs/ R0 式中的R0为气敏传感器在正常空气条件下（洁净空气中）的电阻值称为固有电阻值，一般固有电阻值在(103 ～105 ) 范围； Rs为传感器在一定浓度的检测气体中的电阻值。
厚膜型气敏器件
厚膜型气敏器件是将SnO2和 ZnO等材料与3％～15％重量的硅凝胶混合制成能印刷的厚膜胶，把厚膜胶用丝网印制到装有铂电极的氧化铝基片上，在400～800℃高温下烧结1～2小时制成。优点：一致性好，机械强度高，适于批量生产。
二、表面电阻控制型元件
⒈表面电阻控制型气敏传感器的工作原理㈠表面电导理论表面电阻控制型元件的表面电阻会根据待测气体种类及浓度的不同增大或减小。当半导体器件被加热到稳定状态，在气体接触半导体表面而被吸附时，被吸附的分子首先在表面物性自由扩散，失去运动能量，一部分分子被蒸发掉，另一部分残留分子产生热分解而固定在吸附处（化学吸附）。吸附分子和材料表面层交换电子而带上不同的电荷成为正离子或负离子，同时影响半导体材料表面层的性质。正是由于吸附的气体分子从材料表面得到或者给予电子，使表面层的阻值发生了改变，我们分别考虑以下两种情况：

半导体气敏传感器概述、机理、结构和应用

当半导体材料的分子相对于吸附分子来说易于失去电子，吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现正电荷层。例如氧气等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体或电子接收性气体。如果半导体材料的分子相对于吸附分子来说易于得到电子，吸附分子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和醇类，它们被称为还原型气体或电子供给性气体。
2.含湿量，它表示每千克干空气所含有的水蒸
气量，单位是千克/千克·干空气;
3.相对湿度，表示空气中的绝对湿度与同温度
下的饱和绝对湿度的比值，得数是一个百分比
。(也就是指在一定时间内，某处空气中所含水
汽量与该气温下饱和水汽量的百分比，用RH表
示。
35
2.湿敏传感器
一定温度和压力下，一定数量的空气只能容纳
半导体气敏传感器概述、机理、结构和应用
一、概述二、半导体气敏传感器的机理
三、半导体气敏传感器类型及结构
四、气敏传感器应用
可燃气体报警器
2
1.气敏传感器
一、概述气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和
成分的传感器。由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检测所有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按构成气敏传感器材料类别可分为半导体和非半导体两大类。目前实际使用最多的是半导体气敏传感器。
15
1.气敏传感器
图2(a)为烧结型气敏器件。这类器件以SnO2 半导体材料为基体，将铂电极和加热丝埋入SnO2 材料中，用加热、加压、温度为700~900℃的制陶工艺烧结成形。因此，被称为半导体陶瓷，简称半导瓷。烧结型器件制作方法简单，器件寿命长；但由于烧结不充分，器件机械强度不高，电极材料较贵重，电性能一致性较差，因此应用受到一定限制。

半导体气敏传感器概述、机理、结构和应用

当半导体材料的分子相对于吸附分子来说易于失去电子，吸附分子将从器件夺得电子而变成负离子吸附，半导体表面呈现正电荷层。例如氧气等具有负离子吸附倾向的气体被称为氧化型气体或电子接收性气体。如果半导体材料的分子相对于吸附分子来说易于得到电子，吸附分子将向器件释放出电子，而形成正离子吸附。具有正离子吸附倾向的气体有H2、CO、碳氢化合物和醇类，它们被称为还原型气体或电子供给性气体。
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1.气敏传感器
当氧化型气体吸附到N型半导体上，还原型气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载流子减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N 型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻值下降。
N型半导体
P型半导体
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1.气敏传感器
气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用的，由于检测现场温度、湿度的变化很大，又存在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣，而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物，附着在元件表面，往往会使其性能变差。
16
1.气敏传感器
图2(b)为薄膜型器件。
它采用蒸发或溅射工艺，
在石英基片上形成氧化物
ห้องสมุดไป่ตู้
半导体薄膜（其厚度约在
100nm 以下），制作方法
简单。实验证明，SnO2半导体薄膜的气敏特性最好，
但这种半导体薄膜为物理
性附着，因此器件间性能图2 气敏半导体传感器的器件结构
差异较大。
5
1.气敏传感器
酒精测试仪
呼气管
6
1.气敏传感器
（2）非电阻型型气敏传感器主要有二极管、场效应晶体管（FET）和电容型

半导体气敏传感器的原理

半导体气敏传感器的原理简介气敏传感器是一种可检测环境中特定气体浓度的电子元器件。

半导体气敏传感器是其中一种常用的类型，它主要应用于环境监测、工业控制、安全保护等领域。

半导体气敏传感器的工作原理半导体气敏传感器的工作原理是通过半导体材料对待测气体的特异反应，进而对气体进行检测。

具体来说，它利用了半导体氧化物（如SnO2、ZnO等）的特性，这些氧化物在空气中具有一定的电阻率，而当与特定气体接触并经过一定的处理后，其电阻率将发生变化。

半导体氧化物材料对于不同气体的响应程度不同，这就决定了半导体气敏传感器的高选择性，各种气体的探测分辨率也各不相同。

以SnO2为例，它在空气中的电阻率通常在10兆欧左右，但当接触到NOx气体时，其电阻会发生数倍的变化。

因此，通过测量半导体气敏传感器的电阻变化可以获得待测气体的信息。

半导体气敏传感器的结构半导体气敏传感器的结构主要包括气敏材料、电极和支撑体等部分。

其中，气敏材料是传感器的核心部分，它常常是半导体氧化物陶瓷粉末，可以在高温气氛下烧结成形。

电极是连接气敏材料和外部电路的桥梁，它通常采用银、钯等导电性强的材料制成，并搭配相应的接线方式。

支撑体是传感器结构的承载体，通常由氧化铝或不锈钢等耐高温、耐腐蚀的材料制成。

半导体气敏传感器的应用半导体气敏传感器的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：•室内空气质量检测：半导体气敏传感器可以检测室内环境中的有害气体浓度，如甲醛、苯等，从而保护人们的健康；•工业生产控制：半导体气敏传感器可以检测很多工业生产过程中的有害气体，如甲烷、二氧化碳等，对生产过程进行监测和控制；•恶劣环境探测：半导体气敏传感器可以在高温、高湿、强腐蚀等恶劣环境下进行监测，如在火药工厂、污水处理厂等。

总结半导体气敏传感器是一种可检测待测气体浓度的电子元器件。

其主要原理是通过半导体氧化物对特殊气体的响应，获得气体信息。

半导体气敏传感器具有高选择性、灵敏度高、响应速度快等特点，适用于环境监测、工业控制、安全保护等领域。

半导体式传感器

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第一节气敏传感器
3、Pd-MOSFET气敏器件这种器件是利用MOS场效应晶体管（MOSFET）的阈值电
压的变化做成的半导体气敏器件。Pd-MOSFET与普通 MOSFET的主要区别在于用Pd薄膜取代Al膜作为栅极。因为钯对H2吸附能力强，而H2在钯上的吸附将导致钯的功函数降低。阈电压UT的大小与金属和半导体之间的功函数差有关。Pd-MOSFET气敏器件正是利用H2在钯栅上吸队后引起阈电压UT下降这一特性来检测H2浓度的。由于目前大多数气敏器件的选择性并不理想，而钯膜只对H2 敏感，所以Pd-MOSFET对氢有独特的高选择性。由于这类器件的性能尚不太稳定，作为定量检测氢气浓度还存在一些问题。
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第一节气敏传感器
内热式器件管芯体积一般都很小，加热丝直接埋在金属氧化物半导体材料内，兼作一个测量板，该结构制造工艺简单。其缺点是：①热容量小，易受环境气流的影响；②测量电路和加热电路之间相互影响；③加热丝在加热和不加热状态下产生胀、缩，容易造成与材料接触不良的现象。
2022/8/29 温暖、随和、非正式、非个人、敌意、严格17、
一、班级社会体系理论
社会系统论者认为，组织是一群人彼此分工合作，为达成某种目的而形成的一种有机的结构，组织各部分是有机的、系统的、稳定的关系结构。
班级社会体系理论（classroom as a
social system）是欧美关于班级组织理
第七章半导体式传感器
第一节气敏传感器第二节湿敏传感器第三节磁敏传感器第四节色敏传感器
第一节气敏传感器
所谓半导体气敏传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化，借此检测特定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。

气敏传感器的工作原理

气敏传感器的工作原理
气敏传感器是一种用于检测空气中特定气体浓度的传感器。

它的工作原理基于G机理，即气体吸附在敏感材料的表面上，
从而改变材料的导电性质。

通常，气敏传感器由两个电极和一个敏感层组成。

敏感层是一种由金属氧化物（如二氧化锡、氧化锌等）制成的材料。

这种材料具有良好的气敏性，即能够吸附气体并改变导电性。

当气敏传感器处于工作状态时，空气中的目标气体会通过器件表面。

目标气体分子会与敏感层表面的活性位点发生吸附作用。

吸附层的扩散层度取决于目标气体浓度。

当吸附层上的气体分子吸附得越多，敏感层的导电性就会发生变化。

这是因为吸附分子的存在会影响敏感层中电子的传输，从而改变电阻值。

因此，通过测量敏感层的电阻变化，可以确定目标气体的浓度。

为了提高气敏传感器的灵敏度和选择性，还可以对敏感层进行定向处理，例如添加催化剂或通过纳米结构改变敏感层的表面形貌。

总之，气敏传感器的工作原理是基于敏感材料表面吸附目标气体分子后导电性的变化来检测气体浓度的。

半导体气体传感器原理

半导体气体传感器原理
半导体气体传感器是一种常见的气体检测技术，其原理基于半导体材料对气体的敏感性。

半导体气体传感器通常由半导体材料制成，如锡二氧化物（SnO2）、氧化锌（ZnO）等。

这些材料具有半导体性质，能够在一定条件下改变电阻，其导电性能会随着周围气体组分的变化而发生变化。

当半导体气体传感器暴露于待测气体环境中时，被检测的气体分子会与半导体材料表面相互作用。

这些气体分子会吸附在半导体材料表面，导致电荷转移和电子掺杂效果的改变。

这种改变会导致半导体材料的电阻产生变化。

通过测量半导体材料电阻的变化，可以判断待测气体环境中的气体浓度或种类。

一般来说，气体浓度的增加会导致电阻的减小，而不同气体的作用对电阻的影响程度也不同。

因此，半导体气体传感器可以通过测量电阻的变化来间接检测气体的存在和浓度。

一般情况下，传感器上会通过一定的电路进行电阻读数，并将读数转换成与气体浓度相关的信号输出。

需要注意的是，半导体气体传感器的灵敏度和选择性可能会受到环境条件的影响。

例如，温度、湿度等因素都可能对传感器的检测能力产生影响。

因此，在使用半导体气体传感器时，需要根据具体应用场景对传感器进行校准和适配，以确保可靠的气体检测结果。

半导体气体传感器简介2010.03.05

• • •
ppm：百万分之一。
ppb：十亿分之一。
mg/m3转换为ppm：1 mg/m3=(22.4/M)*(273+t)/273ppm M：相对分子量，t：环境温度（℃）
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• 3 选择性：指传感器对气体种类的识别能力。在完全未知的气体环境中（即完全不知道环境中有哪几种气体）传感器不能告诉人们探测到的是什么气体，即半导体式的气体
体积小，功耗小，但是，敏感体材料易与引线接触不良，加热与测试
信号易交叉，因此，稳定性次于旁热式元件；自加热元件体积小，功耗低，使用方便，稳定性较差。
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目
录
一．传感器的基本概念
二．半导体气体传感器
三．炜盛半导体气体传感器简介四．费加罗半导体气体传感器简介
五．新型半导体气体传感器简介
SAW气体传感器
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陶瓷管式传感器结构图
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微珠式传感器结构图
直热式传感器结构图自加热式传感器结构图
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厚膜平面式传感器结构图
MEMS半导体气体传感器结构图
专业成就卓越
专业成就卓越
微型气体传感器芯片
专业成就卓越
智能气体传感器
封装后的气体传感器阵列
智能CO气体传感器
专业成就卓越
二、半导体气体传感器
1、半导体气体传感器的起源
半导体气敏材料的发展可追溯到1931年，P.Braver等
发现CuO的电导率随水蒸气的吸附而改变。1948年J.Gray 发现CuO2薄膜在200度左右存在气敏性，而200度以下却没
有。1962年日本清山哲郎与田口尚义等对ZnO、SnO2薄膜
图1-晶粒间势垒模型（洁净空气）

半导体气敏传感器

自从l962962年用金属氧化年用金属氧化物多晶制成的可燃性气体传感器面世其物多晶制成的可燃性气体传感器面世其中薄膜型元件尤其受到重视除了元件体中薄膜型元件尤其受到重视除了元件体积小功耗低特性一致性好等种种优点积小功耗低特性一致性好等种种优点之外薄膜技术可与集成电路的制造工艺之外薄膜技术可与集成电路的制造工艺兼容这是极其重要的
可见，还原性气体使气敏元件电阻率下降的反应实质上就是还原性气体的燃烧反应。加热能促进其燃烧反应，故半导体气敏传感器通常在加热条件下使用。
影响电阻控制型气敏传感器的因素
1 氧化分压
KH2，KO2---H2，O2的吸附平衡常数； PH2，PO2---H2，O2分压
氧化物半导体表面的气-气反应与气体吸附覆盖度直接相关，此时传感器阻值与PH2 PO2均有关系，当氧气分压很大，氧吸附接近饱和，即KO2PO2>>KH2PH2+1时，有：
第2章半导体气敏传感器
气敏传感器能够有选择地将气体浓度转化为相应的电信号。自从l 962年用金属氧化物多晶制成的可燃性气体传感器面世，其中薄膜型元件尤其受到重视，除了元件体积小、功耗低、特性一致性好等种种优点之外，薄膜技术可与集成电路的制造工艺兼容，这是极其重要的。
半导体气敏传感器依控制机理可分为两类，一类是电阻控制型气敏传感器；另—类是非电阻型气敏传感器。实际应用中，气敏传感器应满足下列要求： (1)具有良好的选择性。 (2)具有较高的灵敏度和宽响应动态范围。 (3)性能稳定。 (4)响应速度快，重复性好。 (5)保养简单，价格便宜等。

2 ．温度对于不同的气体，气体传感器电阻值与温度存在不同的函数关系，并且这种关系与不同的气敏元件及其催化剂有关。由于氧吸附的作用，金属氧化物半导体气敏传感器的灵敏度与温度密切相关。实际应用中，应选择工作温度低、灵敏度高的气敏传感器。

半导体气体传感器的工作原理

半导体气体传感器的工作原理
半导体气体传感器是一种常见的气体检测设备，它可以检测空气中的各种气体浓度，如甲醛、二氧化碳、一氧化碳等。

其工作原理是基于半导体材料的电学特性，通过测量半导体材料的电阻变化来检测气体浓度。

半导体气体传感器通常由两个电极和一个半导体材料组成。

当气体分子进入半导体材料时，它们会与半导体材料中的自由电子或空穴发生反应，导致半导体材料的电阻发生变化。

这种变化可以通过测量电极之间的电阻来检测气体浓度。

半导体气体传感器的灵敏度和选择性取决于半导体材料的种类和结构。

常见的半导体材料包括二氧化锡、氧化锌、氧化铟等。

这些材料的电学特性可以通过控制其晶格结构、掺杂杂质等方式来调节，从而实现对不同气体的检测。

半导体气体传感器具有响应速度快、体积小、功耗低等优点，因此被广泛应用于空气质量监测、工业安全、医疗诊断等领域。

但是，由于半导体材料的灵敏度和选择性受到温度、湿度等环境因素的影响，因此在实际应用中需要进行校准和补偿。

半导体气体传感器是一种基于半导体材料电学特性的气体检测设备，其工作原理简单、灵敏度高、响应速度快，具有广泛的应用前景。