气敏元件类型

2 气敏元件类型
气敏元件是指其特性参数会随外界气体浓度和种类的变化而随之发生明显变化的对气体敏感元件。

人类的感觉器官缺乏对各种各样气体的定性和定量的分析判断能力，所以可以感知监能判断气体种类和浓度的气敏元件和气体传感器就成为传感器家族中十分重要的一员，依据各种结构、各种类型、各种原理、适合不同场合的气敏元件和气体传感器。

2.1 半导体式气敏传感器
所谓半导体式气体传感器，就是用半导体气敏元件和气体接触时，半导体的性能会因此而发生变化，从而检测出空气中某气体的浓度和其它成份的传感器。

半导体气体传感器，可分为两种，一种是电阻型半导体气体传感器，这一类半导体气体传感器大多采用SnO2、ZnO等氧化物材料来进行气敏元件制作，制作其工艺方法有厚膜型、薄膜型、烧结型；而另一种是非电阻型半导体气体传感器，非电阻型半导体气体传感器则有M0s—FET型、金属/半导体结型二极管型等等。

半导体气敏传感器一般的工作原理。

该种传感器，其敏感材料通常采用活性相对来说比较高的金属氧化物材料，比如SnO2，金属氧化物半导体，处于空气
环境下温度升高到一定值时，氧原子将被带负电荷的半导体的表面所吸附，此时半导体表面的电子也会被转移到被吸附氧原子上，氧原子就会变成了氧负离子了，同时氧负离子会使得半导体的表面会有一个正的空间电荷层形成，半导体的表面势垒也会因此而升高，从而电子的流动受到了阻碍。

在敏感材料的内部，想要形成电流，那么自由电子必须要穿过金属氧化物半导体的晶界，由氧吸附产生的势垒同样存在晶界，从而使得电子的自由流动受到了阻碍，传感器的电阻的存在就是因为这种势垒。

传感器的阻值降低是因为：处于工作条件下的传感器遇到还原性气体时，氧负离子因与还原性气体发生氧化还原反应从而使得传感器的表面氧负离子的浓度下降，势垒也随之下降。

2.2 固体电解质式气敏传感器
固体电解质就是能产生离子移动从而生成导电体的物质。

因为固体电解质以离子导电为主，所以也称为离子导电体，离子大多数仅在高温的条件下导电性才
明显。

作为固体电解质气体传感器的实用材料，通常需满足二个条件，一是其结构应为层状、网状、平均结构可能存在大量的点缺陷；二是在比融点低的温度条件下，能有较高的离子导电性。

层状结构，就是二元结晶，离子沿着层与层之间的缝隙移动，网状结构如Si02、PO2、TaO2等，离子移动在结构的缝隙之间。

在化合物的结构中，把网状和层状成平均构造的离子导体，叫做超离子导体。

2.3 电化学式气敏传感器
电化学式气体传感器工作原理：使用测试气体在电解池的工作电极上的电化学氧化，通过工作电极的电子电路和一个合适的电极电位恒定参考单元，气体的电化学氧化可以在潜在的测量，因为在法拉第电流氧化还原反应产生的氧气是非常小的，可以忽略不计，所以是测量电流和由电化学反应产生的气体浓度成比例，并按照法拉第定律。

这样，通过测定电流的大小就可以确定待测气体的浓度。

催化燃烧式气体传感器，使用热与被测气体浓度检测中产生的反应气体之间的关系。

通常，气敏元件由载体微珠和包埋于微珠中的铂丝螺旋圈构成，将气敏元件(检测元件)置惠斯登电桥的一臂，补偿元件设置另一个臂惠斯通电桥，当气体传感器与易燃气体，由于催化活性，可燃性气体在检测元件表面发生无焰燃烧，引起表面温度检测元件和补偿元件的无催化活性，可燃气体不会对燃烧反应发生的表面，其表面温度基本不变。

检测其电阻的变化的装置的温度的变化引起的，导致原有的平衡桥被摧毁，新的输出信号。

在可燃性气体爆炸下限范围内，电桥的输出变化与可燃性气体浓度呈较好的线性关系。

2.4 接触燃烧式气敏传感器
触燃烧式气体传感器是由气体和试验气体浓度关系的化学反应产生的热量的利用。

通常，气敏元件由载体微珠和包埋于微珠中的铂丝螺旋圈构成，将气敏元件(检测元件)置惠斯登电桥的一臂，补偿元件设置另一个臂惠斯通电桥，当气体传感器与易燃气体，由于催化活性，可燃气体检测元件表面无焰燃烧时，引起表面温度检测元件和补偿元件的无催化活性，可燃气体不会对燃烧反应发生的表面，其表面温度基本不变。

检测其电阻的变化的装置的温度的变化引起的，导致原有的平衡桥被摧毁，新的输出信号。

在可燃性气体爆炸下限范围内，电桥的输出变化与可燃性气体浓度呈较好的线性关系。