半導體氣體傳感器

　　導讀：傳感器是什么?氣體傳感器是什么?半導體氣體傳感器是什么?

一、半導體氣體傳感器- -概念

　　傳感器指的是具有采集信息功能并能將采集到的信息轉化為人們更易識別的信號(如電信號、聲信號、光信號、數字信號等)的裝置。

　　氣體傳感器指的是能夠采集氣體的某些信息(如濃度、種類)并將采集到的信息轉化為人們更易識別的信號(如電信號、聲信號、光信號、數字信號等)的裝置。

　　氣體傳感器可分為化學類氣體傳感器和物理類氣體傳感器，而半導體氣體傳感器就是化學類氣體傳感器類別中的一員。

二、半導體氣體傳感器- -分類

　　當加熱器與半導體材料為隔離狀態時，這一類結構的傳感器就是旁熱式氣體傳感器，旁熱式又可分為管狀旁熱式(見圖a)和平面旁熱式(見圖d)兩種。

　　當加熱器與半導體材料直接接觸時，這一類結構的傳感器即為直熱式氣體傳感器(見圖b)。

　　不需要附加加熱器的傳感器就是自加熱時傳感器(見圖c)。

三、半導體氣體傳感器- -原理

　　金屬氧化物半導體在空氣中被加熱到一定溫度時，氧原子被吸附在帶負電荷的半導體表面，半導體表面的電子會被轉移到吸附氧上，氧原子就變成了氧負離子，同時在半導體表面形成一個正的空間電荷層，導致表面勢壘升高，從而阻礙電子流動(見圖1)。在敏感材料內部，自由電子必須穿過金屬氧化物半導體微晶粒的結合部位(晶界)才能形成電流，由氧吸附產生的勢壘同樣存在于晶界而阻礙電子的自由流動，傳感器的電阻即緣于這種勢壘，在工作條件下當傳感器遇到還原性氣體時，氧負離子因與還原性氣體發生氧化還原反應而導致其表面濃度降低，勢壘隨之降低(見圖2)，導致傳感器的組織減小。

四、半導體氣體傳感器- -應用

　　半導體氣體傳感器在安全領域可用于家用燃氣報警器、工業用燃氣探測器、便攜式燃氣探測器、燃料電池用燃氣報警器等;在舒適方面可用于空氣清潔機、微波爐、抽油煙機、空氣質量控制等;在健康方面可用于酒精檢測器、口臭檢測器等;在計量方面可用于氣象色譜儀、酒精分析儀等。

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