气敏和湿敏传感器21页PPT文档

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相对湿度给出了大气的潮湿程度。实际中常用。
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二、湿敏传感器的分类
电阻式
电解质式 陶瓷式 高分子式
湿敏传感器
电容式 其它
陶瓷式
高分子式 光纤湿敏传感器 界限电流式湿敏传感器 二极管式、石英振子、SAW式、微波式、热导式等
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三、陶瓷电阻式湿度传感器
对显敏电阻的基本要求：
• 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。
器 件 电 阻 / k
10 0
器 件加 热
稳 定状 态
50
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响 应 时 间 约 1 m in以 内 氧 化型
5
还 原型
加 热开 关
2 m in 4 m in 大 气中
吸 气时
N型半导体吸附气体时器件阻值变化图
离子感烟传感器是应用放射性同位素组成的火灾报警专用 传感器，采用离子感烟传感器制作的火灾报警器，具有极高 的报警灵敏度，只要空气中漂浮着因起火产生的烟雾粉尘， 报警器就能立即报警。
1．工作原理
IP
离子感烟传感器的工作原理
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2．UD-02型离子感烟传感器 UD-02型离子感烟传感器具有灵敏度高，可靠性好，性 能符合标准等优点，它有两个离子室及一个放射源（镅— 241），其外形如下图所示。
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第三章新型传感器
第一节 气敏传感器 • 气敏传感器的定义：
–是能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏 感器件，它将气体种类及其浓度有关的信息转换 成电信号，根据这些电信号的强弱便可获得与待 测气体在环境中存在情况有关的信息。
气敏传感器可分为半导体气敏传感器、固体电 解质气敏传感器、浓差电池型气敏传感器和组合式 气敏传感器，其中使用最多是半导体气敏传感器。
（1）直接加热式SnO2气敏元件(直热式气敏元件)
由芯片(敏感体和加热器)，基座 和金属防爆网罩三部分组成。因 其热容量小、稳定性差，测量电 路与加热电路间易相互干扰，加 热器与SnO2基体间由于热膨胀系 数的差异而导致接触不良，造成 元件的失效，现已很少使用。
加热极兼电极
SnO2烧结体
3
41
3
1
2
气敏电阻式传感器基本测量电路如下图所示。测量电路 包括加热回路和测试回路两部分。
(a)QM－N5测量电路； (b)TGS812测量电路； (c)TGS109测量电路
二、气敏传感器的应用
1. 袖珍式气体检漏仪
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第二节 湿敏电阻传感器
湿敏传感器：就是一种能将被测环境湿度转换成电信号的装 置。主要由两个部分组成：湿敏元件和转换电路，除此之外 还包括一些辅助元件，如辅助电源、温度补偿、输出显示设 备等
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P型半导体吸附气体时器件阻值变化图
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规则总结：
• 氧化型气体＋N型半导体：载流子数下降， 电阻增加
• 还原型气体＋N型半导体：载流子数增加， 源自文库阻减小
• 氧化型气体＋P型半导体：载流子数增加， 电阻减小
• 还原型气体＋P型半导体：载流子数下降， 电阻增加
自动检测技术 4、基本测量电路
一、湿度的定义及其表示方法
湿度，是指大气中水蒸气的含量。通常有如下几种表示法：
绝对湿度（AH）： 绝对湿度是指单位体积空气内所含水蒸
气的质量，其数学表达式为
Ha

mV V
相对湿度（%RH）：相对湿度是指待测空气中实际所含的
水蒸气分压与相同温度下饱和水蒸气压比值的百分数。其
数学表达式为：
HT

PV PW
– 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）。
• 当氧化型气体吸附到N型半导体（SnO2, ZnO)上，还原型 气体吸附到P型半导体(CrO3)上时，将使半导体载流子减 少，而使电阻值增大。
2. 陶瓷电容式湿度传感器的特性 Al2O3薄膜组成的陶瓷电容式湿度传感器在气孔中有一定水汽
吸附时，随着环境湿度的变化，膜电阻和膜电容都将改变。其 特性曲线如下图所示
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• 在低湿度时，曲线线性良好，到高湿度时线性变 差，若湿度进一步提高，特性曲线变得平缓。
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(a)结构
(b)符号
直热式气敏器件结构及符号
（2）旁热式SnO2气敏元件
加热器
电极
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加热器电阻值一 般为30Ω～40Ω
6
1
4
2
3
SnO2烧结体
5
瓷绝缘管
（a）结构
（b）符号
旁热式气敏器件结构及符号
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3、基本原理
– 是利用气体在半导体表面的氧化还原反应导致敏感元件 阻值变化而制成的。
Pd—MOSFET气敏传感器
半导体式气敏传感器的分类
2、电阻式气敏传感器的结构
SnO2系列气敏元件有烧结型、薄膜型和厚膜型三种。烧结型 应用最广泛性。其敏感体用粒径很小(平均粒径≤１μ m)的SnO2 粉体为基本材料，根据需要添加不同的添加剂，混合均匀作为原 料。主要用于检测可燃的还原性气体，其工作温度约300℃。根 据加热方式，分为直接加热式和旁热式两种。
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五、湿敏电阻传感应用
湿敏电阻传感器广泛应用于军事、气象、农业、医疗等领域， 在各种场合下进行湿度监测、控制与报警。 1. 高湿度显示器
下图所示是高湿度显示器电路。
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2、汽车挡风玻璃自动去湿装置
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汽车挡风玻璃自动去湿装置
自动检测技术 第三节 离子烟感传感器
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一 、半导体式气敏传感器的结构及工作原理
• 半导体式气敏传感器：
–利用半导体气敏元件同气体接触，造成半 导体性质发生变化的原理来检测特定气体的 成分或者浓度
• 半导体式气敏传感器可分为：
–电阻式 –非电阻式
1、分类
半导体式气敏传感器
电阻式
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烧结型 薄膜型
厚膜型
非电阻式
二极管气敏传感器 MOS二极管气敏传感器
（1）电阻湿度系数大，性能稳定； （2）相对湿度在0～100%范围内变化时，其电阻值能有规 律地变化且重复性好，响应速度快，老化效应小等特点。 陶瓷电阻式湿度传感器的结构、外形及测量转换电路框图
1－基板； 2－金电极； 3－Fe3O4胶体膜； 4－引线
四、陶瓷电容式湿度传感器 1. 结构
陶瓷电容式湿度传感器的结构由多孔氧化铝感湿膜、铝基 片和金电极等构成。其结构如下图所示。