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气体传感器之半导体气体传感器小知识

精讯畅通    2022-09-22

什么是半导体传感器?

半导体传感器(semiconductor transducer)是指一种根据半导体材料的各种物理、化学和生物学特性而研发的传感器。传感器所采用的半导体材料大多数是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和 Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半导体传感器有很多种类,它利用近百种物理效应和材料的特性,具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉功能。

什么是半导体气体传感器?

半导体气体传感器是一种把半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器,是最常见的气体传感器之一,广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置,适用于甲烷、液化气、氢气等气体的检测。

半导体气体传感器

半导体气体传感器原理:

在一定的温度条件下,被测气体到达半导体敏感材料表面时将与其表面吸附的氧发生化学反应,并导致半导体敏感材料电阻发生变化,其电阻变化率与被测气体浓度呈指数关系,通过测量电阻的变化即可测得气体浓度。

单支半导体气体传感器通过选择性催化、物理或化学分离等方式在已知环境中可以实现对气体的有限识别。大规模半导体气体传感器阵列可以实现对未知环境中气体种类的精确识别。

半导体气体传感器分类

半导体顾名思义是电导率介于绝缘体与导体之间的物质。

半导体气体传感器的敏感材料就这么一种物质。

按照传感器所使用的敏感材料的差异可分为:SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3等型;

按传感器内部结构的差异可分为:管状旁热式、平面旁热式、直热式、常温式以及MEMS式五类。

当加热器与半导体材料为隔离状态时,这一类结构的传感器就是旁热式气体传感器,旁热式又可分为管状旁热式和平面旁热式两种。

当加热器与半导体材料直接接触时,这一类结构的传感器即为直热式气体传感器。
不需要附加加热器的传感器就是自加热式传感器。

常见的气体敏感材料分为表面控制型和体控制型。表面控制即电阻由晶粒表面和晶粒晶界控制,体控制即电阻由晶粒尺寸和载流子浓度控制。

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