第11章气、湿、色敏传感器讲解
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湿敏传感器介绍
机 电 设 备 中 传 感 器 的 连 接 与 信 号 获 取
任务1
环境湿度检测
相关概念
1．湿度：是指大气中水蒸气的含量，常用绝对湿 度、相对湿度和露点等表示。 2．绝对湿度：指单位体积空气中含有水蒸气的重 量，单位为g/m3。 3．相对湿度：被测气体中蒸气压和该气体在相同 温度下饱和水蒸气压比值的百分比，无量纲。相 对湿度表示大气的潮湿程度，被广泛使用。 4．露点：指具有某湿度值的气体在压力保持一定 的条件下进行冷却，这时包含在气体中的水蒸气 饱和凝缩进而结成露，此时的温度称为露点。
机 电 设 备 中 传 感 器 的 连 接 与 信 号 获 取
任务1
环境湿度检测
湿敏传感器的使用
一、电源选择： 湿敏电阻必须工作在交流回路中。若用直流供电，会 引起多孔陶瓷表面结构改变，湿敏特性变劣；若交流电源 频率过高，由于元件的附加容抗而影响测湿灵敏度和准确 性。因此应以不产生正、负离子积聚为原则，使电源频率 尽可能低。对于离子导电型湿敏元件，电源频率一般以 1kHz为宜。对于电子导电型湿敏元件，电源频率应低于 50Hz。 二、线性化处理： 一般湿敏元件的特性均为非线性，为准确地获得湿度 值，要加入线性化电路，使输出信号正比于湿度的变化。
机 电 设 备 中 传 感 器 的 连 接 与 信 号 获 取
任务1
环境湿度检测
组成：由多孔感湿陶瓷薄片的两面加上两个电极， 再焊出引线；外面围绕镍镉加热丝，并由引脚引 出；把它们固定在绝缘陶瓷底座上组成的。 工作原理：当环境湿度发生改变时，多孔感湿陶 瓷吸湿，电阻值随之变化。为了防止电阻极化， 测量时必须是交流。另外，在高温、高湿环境下， 要定期加热清洗，使传感器恢复性能。
机 电 设 备 中 传 感 器 的 连 接 与 信 号 获 取
湿敏传感器解析
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: 在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的两面涂覆有多孔金电 极。 金电极与引出线烧结在一起，为了减少测量误差， 在陶瓷片外设置由镍铬丝制成的加热线圈，以便对器件 加热清洗， 排除恶劣气氛对器件的污染。整个器件安装 在陶瓷基片上， 电极引线一般采用铂—铱合金。
有的湿度传感器的电阻值 随湿度的增加而增大，这种为 正特性湿敏电阻器，如Fe3O4 湿敏电阻器。有的阻值随着湿 度的增加而减小，这种为负特 性湿敏电阻器，如TiO2－ SnO2陶瓷湿敏电阻器。
湿度量程
• 指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范 围。全湿度范围用相对湿度(0～100)％RH 表示，它是湿度传感器工作性能的一项重 要指标。
1. 负特性湿敏半导体陶瓷的导电机理
由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷 表面吸附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面 带负电
如果该半导瓷是Ｐ型半导体，则由于水分子吸附使表面电势 下降，将吸引更多的空穴到达其表面，其表面层的电阻下降
若该半导瓷为Ｎ型，则由于水分子的附着使表面电势下降， 如果表面电势下降较多，不仅使表面层的电子耗尽， 同时吸引 更多的空穴达到表面层，有可能使到达表面层的空穴浓度大于 电子浓度，出现所谓表面反型层，这些空穴称为反型载流子。 它们同样可以在表面迁移而表现出电导特性，使N型半导瓷材料 的表面电阻下降
•常温常湿试验[湿度(10～90)％RH，温度(–10℃～＋ 40℃)]；
•油气循环试验(油蒸气↔加热清洗循环25万次，交流 电压5V)。
经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器仍能可 靠地工作，说明稳定性比较好。
（2）ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏元件 ZnO-Cr2O3湿敏元件的结构 是将多孔材料的金电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面上，并焊
结构: 在MgCr2O4-TiO2陶瓷片的两面涂覆有多孔金电 极。 金电极与引出线烧结在一起，为了减少测量误差， 在陶瓷片外设置由镍铬丝制成的加热线圈，以便对器件 加热清洗， 排除恶劣气氛对器件的污染。整个器件安装 在陶瓷基片上， 电极引线一般采用铂—铱合金。
有的湿度传感器的电阻值 随湿度的增加而增大，这种为 正特性湿敏电阻器，如Fe3O4 湿敏电阻器。有的阻值随着湿 度的增加而减小，这种为负特 性湿敏电阻器，如TiO2－ SnO2陶瓷湿敏电阻器。
湿度量程
• 指湿度传感器技术规范中所规定的感湿范 围。全湿度范围用相对湿度(0～100)％RH 表示，它是湿度传感器工作性能的一项重 要指标。
1. 负特性湿敏半导体陶瓷的导电机理
由于水分子中的氢原子具有很强的正电场，当水在半导瓷 表面吸附时，就有可能从半导瓷表面俘获电子，使半导瓷表面 带负电
如果该半导瓷是Ｐ型半导体，则由于水分子吸附使表面电势 下降，将吸引更多的空穴到达其表面，其表面层的电阻下降
若该半导瓷为Ｎ型，则由于水分子的附着使表面电势下降， 如果表面电势下降较多，不仅使表面层的电子耗尽， 同时吸引 更多的空穴达到表面层，有可能使到达表面层的空穴浓度大于 电子浓度，出现所谓表面反型层，这些空穴称为反型载流子。 它们同样可以在表面迁移而表现出电导特性，使N型半导瓷材料 的表面电阻下降
•常温常湿试验[湿度(10～90)％RH，温度(–10℃～＋ 40℃)]；
•油气循环试验(油蒸气↔加热清洗循环25万次，交流 电压5V)。
经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器仍能可 靠地工作，说明稳定性比较好。
（2）ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏元件 ZnO-Cr2O3湿敏元件的结构 是将多孔材料的金电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面上，并焊
气敏和湿敏电阻传感器图片及应用
5—补偿电阻 6－陶瓷片 7－TiO2氧敏电阻 8－进气口
9－引脚 2021/3/18
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氧浓度传感器外形
可用于汽车 尾气测量
2021/3/18
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汽车尾气分析
2021/3/18
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有毒气体传感器的使用
2021/3/18
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湿敏电阻传感器
绝对湿度：是指大气中水汽的密度，即每 一立方米大气中所含水汽的质量(克数)。
a）气敏烧结体 b）气敏电阻外形 c）基本测量转换电路
1—引脚 2—塑料底座 3—烧结体 4—不锈钢网罩 5—加热电极 6—工作电极 7—加热回路电源 8—测量回路电源
2021/3/18
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气敏电阻外形
其他可燃性 气体传感器
酒精传感器
酒精测试仪
呼气管
2021/3/18
5
酒精传感器的选择性
2021/3/18
NH3传感器
2021/3/18
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二、二氧化钛氧浓度传感器
半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体， 对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的 氧气浓度。当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧 化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。
2021/3/18
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二、二氧化钛氧浓度传感器
气敏电阻
使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可 以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量， 再转换为电流、电压信号。
气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和 测量氧气浓度的两大类。
一、还原性气体传感器 所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子， 化学价升高的气体。还原性气体多数属于可燃性气体， 例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然 气、氢气等。 测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO 或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活 剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。
气体湿敏传感器
m—可燃性气体的浓度[％(Vol)]；
—由检测元件上涂覆的催化剂决定的常数。
ρ ，C和的值与检测元件的材料、形状、结构、表面处理方法
等因素有关。Q由可燃性气体的种类决定，在一定条件下，都
是确定的常数。则：E=k•m•b ， b Q
C
即A、B两点的电位差E与可燃性气体的浓度m成比例。测得E
（5）气敏元件的加热电阻和加热功率
气敏元件一般工作在200℃以上高温。为气敏元件提供必 要工作温度的加热电路的电阻(指加热器的电阻值)称为加热电
阻，用RH表示。直热式的加热电阻值一般小于5Ω ；旁热式的
加热电阻大于20Ω 。 气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，
用ＰＨ表示。一般在(0.5～2.0)W范围。
气敏元件大多以金属氧化物半导体为基材。当被测气体在该
半导体表面吸附后引起其电特性(例如电导率)变化。SnO2、 ZnO、Fe2O3等材料存在气敏效应，当表面吸附某种气体时会引 起电导率的变化。作为敏感元件，要求这种反应必须可逆。
气敏元件的定性解释模型：表面电荷层模型等。
电阻型气体传感器件的主要特性参数与特点
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，在相同温度条件下在不同地区测定，其固有阻值也 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 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。表示方法有三种
二氧化锆氧敏元件与多数固体电解质氧敏元件一样，作成浓差 电池形式。在二氧化锆两侧装上铂电极，两电极的电位不同时， 两极间产生浓差电动势，测定固体浓差电池的电动势，可测定 被测气体浓度。
气敏、湿敏传感器
一、气敏电阻传感器气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。
气敏电阻形式繁多，可以检测各种特定对象的气体，如各种还原性气体。
1．还原性气体传感器所谓还原性气体就是在化学反应中能给出电子，化学价升高的气体。
还原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。
【举例】各种可燃性气体传感器如，酒精传感器、煤气报警器、液化气报警器、一氧化碳传感器、甲烷传感器等。
2．二氧化钛氧浓度传感器半导体材料二氧化钛（TiO2）属于N型半导体，对氧气十分敏感。
其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。
当周围氧气浓度较大时，氧原子进入二氧化钛晶格，改变了半导体的电阻率，使其电阻值增大。
TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路介绍【举例】氧浓度传感器可用于汽车尾气测量气敏半导体的灵敏度较高，它较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警。
二、湿敏电阻传感器湿度包括：绝对湿度和相对湿度，湿度对电子元件的影响很大。
检测湿度的手段很多，如毛发湿度计、干湿球湿度计、石英振动式湿度计、微波湿度计、电容湿度计、电阻湿度计等，本节介绍陶瓷湿敏电阻式湿度传感器。
图2－19是陶瓷湿敏电阻传感器的结构、外形及测量转换电路框图，它主要用于测量空气的相对湿度。
新型传感器包括气敏传感器、湿敏传感器、微传感器、光栅传感器、光电式传感器、光纤传感器、集成化智能传感器等。
本章分别介绍了这些新型传感器概念、工作原理、性能参数、应用领域等相关问题。
第10章气敏、湿敏传感器本章主要内容10.1 气敏传感器一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类1. 定义2. 结构：半导体气敏传感器一般由三部分组成：敏感元件、加热器和外壳。
3. 分类：按其制造工艺，分为烧结型、薄膜型和厚膜型；按加热方式不同，可分为直热式和旁热式两种气敏器件。
二. 半导体气敏材料的气敏机理三. SnO2 系列气敏器件1. 主要特性2. 检测电路四. 气敏传感器的应用1 简易家用气体报警2 有害气体鉴别、报警与控制电路3 防止酒后开车控制器10.2 湿敏传感器一．半导体陶瓷湿敏电阻1. 负特性湿敏半导瓷的导电原理2 正特性湿敏半导瓷的导电原理二. 典型半导瓷湿敏元件三. 湿敏传感器的应用1 湿度检测器2 高湿度显示器本章教学要求及重点、难点一．教学要求1.了解气敏、湿敏电阻传感器的结构2. 掌握气敏、湿敏电阻传感器的工作原理及应用二. 重点、难点重点：气敏、湿敏电阻传感器的原理及应用难点：气敏、湿敏电阻传感器的原理10.1 气敏传感器一.电阻型半导体气敏传感器的结构与分类1. 定义气敏电阻传感器是一种能把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻。
气敏、湿敏电阻传感器的应用PPT课件
4
广东机电职业技术学院------传感器及应用
一、气敏电阻传感器
气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使 半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们 发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO
、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。 气敏电阻工作原理：
气体的成分、浓度等参数变化 ↓
直热式的加热丝兼作电极。 其结构简单、 成本低、 功耗 小； 但热容量小， 易受环境气流影响； 因加热丝热胀冷缩， 易使之与材料接触不良； 在测量电路中， 信号电路和加热电 路相互干扰。间接式加热丝和电极分立，有好的稳定性。
9
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（2） 温湿度特性： SnO2传感器的阻值随温度、 湿度上 升而有规律地减小。 因此除尽量保持恒温、 恒湿外， 其有效
该类气敏元件通常工作在高温状态（200~450℃）, 目 的是为了加速上述的氧化还原反应。
8
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（1） 气敏特性：遇H2、CO、碳氢化合物等(还原性即可 燃性)气体， 材料表面层电阻率减小；遇O2等氧化性气体时， 材料表面层电阻率增大。在检测前，材料表面已经吸着氧， 所 以对可燃性气体更敏感。最佳工作温度一般多在200～500℃ 范围内。为使传感器能在这样高的温度范围内稳定工作，具有 高温稳定性的半导体材料只有金属氧化物，常见的是SnO2和 ZnO。
（4）
烧结型气体传感器主要用来检测甲烷、丙烷、一氧化碳、 氢气、 酒精、 硫化氢等。
11
广东机电职业技术学院------传感器及应用
例如, 用氧化锡制成的气敏元件, 在常温下吸附某种气 体后, 其电导率变化不大, 若保持这种气体浓度不变, 该器件 的电导率随器件本身温度的升高而增加, 尤其在 100~300℃范围内电导率变化很大。显然, 半导体电导率 的增加是由于多数载流子浓度增加的结果。
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一、气敏电阻传感器
气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使 半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们 发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO
、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。 气敏电阻工作原理：
气体的成分、浓度等参数变化 ↓
直热式的加热丝兼作电极。 其结构简单、 成本低、 功耗 小； 但热容量小， 易受环境气流影响； 因加热丝热胀冷缩， 易使之与材料接触不良； 在测量电路中， 信号电路和加热电 路相互干扰。间接式加热丝和电极分立，有好的稳定性。
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（2） 温湿度特性： SnO2传感器的阻值随温度、 湿度上 升而有规律地减小。 因此除尽量保持恒温、 恒湿外， 其有效
该类气敏元件通常工作在高温状态（200~450℃）, 目 的是为了加速上述的氧化还原反应。
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（1） 气敏特性：遇H2、CO、碳氢化合物等(还原性即可 燃性)气体， 材料表面层电阻率减小；遇O2等氧化性气体时， 材料表面层电阻率增大。在检测前，材料表面已经吸着氧， 所 以对可燃性气体更敏感。最佳工作温度一般多在200～500℃ 范围内。为使传感器能在这样高的温度范围内稳定工作，具有 高温稳定性的半导体材料只有金属氧化物，常见的是SnO2和 ZnO。
（4）
烧结型气体传感器主要用来检测甲烷、丙烷、一氧化碳、 氢气、 酒精、 硫化氢等。
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例如, 用氧化锡制成的气敏元件, 在常温下吸附某种气 体后, 其电导率变化不大, 若保持这种气体浓度不变, 该器件 的电导率随器件本身温度的升高而增加, 尤其在 100~300℃范围内电导率变化很大。显然, 半导体电导率 的增加是由于多数载流子浓度增加的结果。
传感器介绍PPT课件
原理。
例题：（新教材 2003天津理综）如图，当电键K断开时，用光
子能量为的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，
调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于时，电流表读数仍不为零；
当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。由此可知阴极材料
的逸出功为 (
)
A
A. 1.9eV B. 0.6eV
解：反向截止电压为，
解：a=2kS/m
10
0
10
∴ S=ma/2k
U=U0 Rx / R = U0 S / L
P
=maU0 / 2kL
U
=mU0 a / 2kL∝a
U0
（3）测 力
例题：（风力测定仪）如图所示为一种测定风作用力的仪器原
理图，图中P为金属球，悬挂在一细长裸金属丝下面，O是悬挂点， R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与悬挂小球的细金 属丝始终保持良好接触，无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此 时电路中的电流为I，有风时细金属丝将偏转一角度θ（θ与风力大 小有关），细金属丝与电阻丝在C/点接触，已知风力方向水平向左， OC=h，CD=L，球的质量为M，电阻丝单位长度的电阻为k，电源 内电阻和细金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表的示数
1、干簧管 是一种能感知磁场的传感器 2、光敏电阻 电阻随光照的增强而减小 （半导体材料） 3、热敏电阻 一般随温度升高电阻减小 （半导体材料） 4、金属热电阻 温度升高电阻增大 5、电容式位移传感器 6、霍尔元件
如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻， L为小灯泡，当温度降低时（ C ）
A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱
《光电检测技术》课件-色敏传感器
2023/4/26
4
2023/4/26
2
二、色敏传感器的应用
色彩信号处理电路
2023/4/26
3
识别色彩, 必须获得两个光电二极管的短路电流 比。 故采用对数放大器电路, 在电流比较小的时 候, 二极管两端加上的电压和流过电流之间存在 近似对数关系, 即OP1、OP2输出分别跟lnISD1、 lnISD2成比例, OP3取出它们的差。输出为Uo = C（ln ISD2-lnISD1）= C ln (ISD2/ ISD1), 其正比于短路电流比ISD2/ISD1的对 数。其中c为比例常数。将电路输出电压经A/D变 换, 处理后即可判断出与电平相对应的波长（即 颜色）。
S4-11 、色敏传感器
色敏光电传感器实际上是光电传感器的一种特 殊类型。它是两只结深不同的的光电二极管组合体， 其结构和工作原理的等效电路如图所示。
电极1 电极2
1
SiO2
P+
N
2
P
电极3
3
2023/4/26
色敏光电传感器43;-N结为浅结，N-P结 为深结。当光照射时，P+，N，P三个区域及其 间的势垒区均有光子吸收，但是吸收的效率不同 。紫外光部分吸收系数大，经过很短距离就被吸 收完毕；因此，浅结对紫外光有较高灵敏度。而 红外光部分吸收系数小，光子主要在深结处被吸 收；因此，深结对红外光有较高的灵敏度。即半 导体中不同的区域对不同波长分别具有不同灵敏 度。这一特性为识别颜色提供了可能性。利用不 同结深二极管的组合，即可构成测定波长的半导 体色敏传感器。
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应用范围宽，实用性强；性能优异，可用于较宽 湿度范围测量，湿滞回差小，响应速度快，温度 系数小，使用寿命长。
（c） 非晶集成 型全色彩传感器
11.3.2 半导体色敏传感器的颜色识别电路 其输出为：
思考题与习题
11-1 简述气敏元件的工作原理。它有哪几种类型？ 气敏元件的工作原理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而制 成的。有烧结型气敏元件、厚膜型气敏元件、薄 膜型气敏元件。
11-2 为什么多数气敏元件都附有加热器？ 因为可以加速气体吸附、脱出的过程，提高
11.1.3 半导体气敏传感器的工作原理及结构 1. 半导体气敏传感器的分类
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。
按照半导体变化
的物理特性，可分为 电阻型和非电阻型。 2. 半导体气敏传感器 的工作原理
利用气体在半导 体表面的氧化和还原
利用高分子气敏材料做气敏元件。 11.1.5 半导体气敏元件的主要特性参数 1.气敏元件的固有电阻（静态电阻）
通常为电阻型气敏元件在常温下洁净空气中 的电阻值。
2. 灵敏度 是表征气敏器件对检测气体敏感程度的指标。 对于电阻控制型气体传感器，通常用器件在
一定浓度正气检测气体中的电阻值与在洁净空气 中电阻值之比来表示，即
一般情况 下，温度、湿 度低时阻值较 大，温度、湿 度高时阻值较 小，因此常使 用热敏电阻和 （或）湿敏传 感器对电路进 行补偿。
2. 易燃气体泄漏的监控
3. 监测酒精气体浓度
11.2 湿敏传感器
11.2.1 引言 湿敏传感
器由湿敏元件 和转换电路等 组成，是将环 境湿度变换为 电信号的装置。
在一定温度下，当相对湿度发生阶跃变化时，
湿敏传感器的感湿特征量达到稳定变化量的规定 比例（一般为90%）时所需要的时间。 7. 感湿温度系数
当环境湿度
恒定时，温度每 变化一度引起湿 敏传感器的相对 湿度的变化量。 8. 工作电压
11.2.3 湿敏传感器的分类 1. 电解质式湿敏传感器
2. 半导体陶瓷湿敏传感器 利用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感
（MOSFET）的栅压阈值变化 做成的半导体气敏器件。
11.1.4 其他气敏传感器
1. 固体电解质气敏传感器 使用固体电解质气敏材料
做气敏元件。
2. 电化学气敏传感器 一般利用液体（或固体、有机凝胶等）电解
质气敏材料做气敏元件。 3. 接触燃烧式气敏传感器
可分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式。
其检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯 等稀有金属催化层）。 4. 高分子气敏传感器
1. 湿度量程 2. 测量精度 3. 感湿特性
感湿特性曲线：
在规定的工作湿度范 围内，湿敏传感器的 电阻或电容量随环境湿度变化的关系特性曲线。
4. 灵敏度 5. 湿滞特性
湿滞特性：湿敏传感器在吸湿和脱湿过程中，
吸湿曲线和脱湿曲线不重合，是一个环形回线。
湿滞回差：同一感湿特征量所对应的相对湿 度的最大差值。 6. 响应时间
器件灵敏度虽各有差异，但都遵循共同规律， 即器件的电阻与被检测气体浓度大都具有如下关 系：
3. 选择性 是气敏传感器在相同
条件下，接触同一浓度、 不同种类气体时，电阻值 的相对变化。
4. 温湿特性
5. 初期恢复时间特性
6. 长期工作稳定性
11.1.6 气敏传感器的应用 1. 气敏传感器的温度补偿电路
反应导致敏感元件阻值变化而制成的。
3. 电阻型半导体气敏元件
（1）烧结型 气敏元件
（2）厚膜型 气敏元件
（3）薄膜型 气敏元件
4. 非电阻式半导体气敏传感器
（1）二极管气敏传感器 一种利用金属/半导体
二极管的整流特性随周围 气体变化的效应制成的气 敏传感器。
（2）FET型传感器 利用MOS场效应管
3. 湿敏传感器的线性化电路
11.3 色敏传感器 11.3.1 半导体色敏器件的结构与工作原理
理论基础：光的吸收特性
1. 双结型色敏传感器 （1）结构特点
（2）工作原理 （3）光谱响应特性
（4）短路电流比与波 长的关系
2. 非晶硅色敏传感器
（a） 非晶可见光 传感器
（b） 非晶单色彩 传感器
1. 绝对湿度和相对湿度 大气的干湿程度（绝对湿度），通常用大气
中水气的密度来表示，即
大气的相对湿度，通常把一定温度下，空气 中实际含水蒸气密度和同温度下饱合水蒸气密度 的百分比来表示，即
2. 露点（空气的露点温度） 空气的相对湿度为100%（此时水蒸气将转
化为液态而凝结成露珠）时的温度。
11.2.2 湿敏传感器的 主要特性参数
特性而制成的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3. 高分子湿敏传感器 利用自身的吸湿性和离子导电性进行工作的。
（1）高分子电容湿敏传感器
（2）高分子电阻湿敏传感器 利用高分子电解质感湿材料因吸湿而导致电
阻率发生变化进行工作的。
11.2.4 湿敏传感器的测量电路
1. 电压输 出式陶瓷 湿敏传感 器的测量 电路
2. 湿敏传感器的温度补偿电路
器件的灵敏度和反应速度；烧去附着在探测部分 的油雾、尘埃等污物，起清洁作用；控制不同的 加热温度，可以增强对被测气体的选择性。
11-3 什么是湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各 有什么特点？
湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分
而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。 有电解质式湿敏电阻：响应快、滞后小，不受测 湿环境风速的影响，结构简单，价格便宜，检测 精度可达±5%；耐热性差，不能用于露点以下的 测量，器件重复测试性能不理想，使用寿命短。 半导体陶瓷湿敏电阻：测湿范围宽，基本上可以 实现全湿范围内的测量；工作温度高；响应时间 比较短，精度高，抗污染能力强，工艺简单，成 本低廉。高分子膜湿敏电阻：材料来源丰富，制 作工艺简单，无须加热清洗，适合于批量化生产，
第11章 气、湿、色敏传感器
11.1 气敏传感器 11.1.1 引言
气敏传感器是一种能检测气体成分、浓度并 将其转化为电信号的器件或装置。 （1）防止突发事故
（2）提高生活环境质量 （3）改善生活条件 （4）生产过程中的产品质量保证 （5）其他 11.1.2 气敏传感器的分类 1）半导体式 2）固体电解质式 3）电化学式 4）接触燃烧式 5）高分子式 6）集成复合式