半导体气敏传感器分类 ppt课件
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14-15半导体气体传感器 传感器课件
以上三种气敏器件都附有加热器, 在实际应用时, 加热器能 使附着在测控部分上的油雾、尘埃等烧掉, 同时加速气体氧化 还原反应, 从而提高器件的灵敏度和响应速度。
附：气敏电阻传感器
气体与人类日常生活密切相关，对气体的检 测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段Leabharlann 气敏传感器发挥着极其重要的作用。
如生活环境中一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L 时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还 有易燃、易爆气体、酒精等的探测。
第十四章 气体传感器
14.1 14.2 半导体气体传感器 14.3 半导体式传感器的应用
14.1 概述
气体传感器是指能将被测气体浓度转换与其成 一定关系的电量输出的装置或器件。气体传感 器必须满足下列条件：
（1）能够检测爆炸气体的允许浓度有害气体 的浓度，并能及时给出报警、显示和控制信号。 （2）性能长期稳定性好； （3）响应迅速，重复性好； （4）维护方便，价格便宜等。
于是, 表面电阻将由于电子浓度下降而加大, 这类半导瓷 材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。如果对某一种半导 瓷, 它的晶粒间的电阻并不比晶粒内电阻大很多, 那么表面层 电阻的加大对总电阻并不起多大作用。
不过, 通常湿敏半导瓷材料都是多孔的, 表面电导占的比例 很大, 故表面层电阻的升高, 必将引起总电阻值的明显升高; 但 是, 由于晶体内部低阻支路仍然存在, 正特性半导瓷的总电阻值 的升高没有负特性材料的阻值下降得那么明显。
通常器件工作在空气中, 空气中的氧和NO2这样的电子兼 容性大的气体, 接受来自半导体材料的电子而吸附负电荷, 结 果使N型半导体材料的表面空间电荷层区域的传导电子减少, 使表面电导减小, 从而使器件处于高阻状态。
一旦元件与被测还原性气体接触, 就会与吸附的氧起反 应, 将被氧束缚的电子释放出来, 敏感膜表面电导增加, 使元 件电阻减小。
附：气敏电阻传感器
气体与人类日常生活密切相关，对气体的检 测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段Leabharlann 气敏传感器发挥着极其重要的作用。
如生活环境中一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L 时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还 有易燃、易爆气体、酒精等的探测。
第十四章 气体传感器
14.1 14.2 半导体气体传感器 14.3 半导体式传感器的应用
14.1 概述
气体传感器是指能将被测气体浓度转换与其成 一定关系的电量输出的装置或器件。气体传感 器必须满足下列条件：
（1）能够检测爆炸气体的允许浓度有害气体 的浓度，并能及时给出报警、显示和控制信号。 （2）性能长期稳定性好； （3）响应迅速，重复性好； （4）维护方便，价格便宜等。
于是, 表面电阻将由于电子浓度下降而加大, 这类半导瓷 材料的表面电阻将随湿度的增加而加大。如果对某一种半导 瓷, 它的晶粒间的电阻并不比晶粒内电阻大很多, 那么表面层 电阻的加大对总电阻并不起多大作用。
不过, 通常湿敏半导瓷材料都是多孔的, 表面电导占的比例 很大, 故表面层电阻的升高, 必将引起总电阻值的明显升高; 但 是, 由于晶体内部低阻支路仍然存在, 正特性半导瓷的总电阻值 的升高没有负特性材料的阻值下降得那么明显。
通常器件工作在空气中, 空气中的氧和NO2这样的电子兼 容性大的气体, 接受来自半导体材料的电子而吸附负电荷, 结 果使N型半导体材料的表面空间电荷层区域的传导电子减少, 使表面电导减小, 从而使器件处于高阻状态。
一旦元件与被测还原性气体接触, 就会与吸附的氧起反 应, 将被氧束缚的电子释放出来, 敏感膜表面电导增加, 使元 件电阻减小。
半导体气敏传感器的分类
半导体气敏传感器的分类半导体气敏传感器的世界可真是个神奇的地方，听起来可能有点复杂，但其实它就像我们生活中的调味品，给我们的科技增添了很多色彩。
这些传感器就像小侦探，能够感知空气中的各种气体，帮助我们实时监测环境，保护我们的健康。
想象一下，如果没有这些小家伙，我们可能每天都在呼吸一些危险的气体，而浑然不知。
就像是电影里的超级英雄，默默守护着我们。
半导体气敏传感器到底有哪些分类呢？咱们可以把它们分为几大类，首先就是氧化物半导体传感器。
这种传感器就像是敏锐的嗅觉，能够检测到空气中的多种气体，特别是那些我们不容易察觉的有害气体。
它们通常是用一些金属氧化物制成的，像是二氧化锡、氧化锌等等。
这些材料在接触到特定的气体时，会发生变化，发出信号，让我们及时得知空气的“健康状况”。
这就像是你身边的朋友，发现你情绪不对劲，马上提醒你要调整一下心态。
接下来是导电聚合物传感器，这个听起来可能有点高大上，实际上也是很接地气的。
这种传感器的工作原理和氧化物半导体有点类似，但它们的材料是聚合物，像塑料那样的东西。
聚合物的好处在于它们可以很容易地被加工成各种形状，而且可以适应不同的环境。
就好比你家的沙发，不管你坐得多舒服，总有一天需要换个新样式。
这些传感器能对一些有机气体特别敏感，比如我们日常生活中常见的香水、油漆的气味，真的很厉害。
再聊聊电化学传感器，听名字就有点神秘。
这种传感器一般用于检测一些特定的气体，比如一氧化碳、二氧化硫等，它们工作起来就像是一个化学小实验。
气体在传感器内部发生反应，产生电信号。
说白了，它就像是一个小小的化学实验室，在我们身边默默地工作。
这类传感器的精度高，非常适合用于一些需要严谨监测的场合，比如工业排放监控。
这就像一个细致入微的管家，随时提醒你要注意环境的变化。
还有一类，叫做热导传感器，这个名字听上去就很炫酷。
这类传感器通过测量气体的热导率来识别不同的气体。
气体的热导率就像是每个气体的“指纹”，不同的气体有不同的热导特性。
第8章半导体传感器
KL
UBU0 U0
10% 0
U0—磁感应强度为零时，磁敏二极管两端的电压; UB—磁感应强度为B时，磁敏二极管两端的电压
(4) 温度特性
在标准测试条件下，输出电压随温度变化的特性。
图8.22 硅磁敏二极管输出电压的温度特性
磁敏二极管特点
1)灵敏度高。 2)具有正反向磁灵敏度,这是磁阻器件所不具备的 3)在较小电流下工作时，仍有很高的灵敏度. 4)它的缺点是灵敏度与磁场呈线性关系的范围窄。
发展趋势— 一 维纳米材料气敏材料， 纳米气敏传感器， 小型化、集成化、智能化、多功能化。
第8章半导体传感器
4、气敏传感器应满足下列要求
❖ 具有小的交叉灵敏度； ❖ 具有较高的灵敏度和较宽动态响应范围 ❖ 性能稳定，传感器特性不随环境温度﹑
湿度的变化而发生变化 ； ❖ 重复性好，易于维护等。
8.1.2 半导体气敏传感器工作机理 ❖ 电阻型半导体气敏传感器工作机理可以用吸附效
其中：Rs(c2)：代表浓度为c2时元件的电阻值； Rs(c1)：表示浓度为c1时元件的电阻值.
▲选择性：表示气体传感器对被测气体的识别(选择)
以及对干扰气体的抑制能力。表示如下：
S A/B
KA KB
SA/B-传感器对A气体的选择性系数； KA－传感器在单纯A气体中的灵敏度 ； KB－气体传感器在单纯B气体中的灵敏度。
▲ 响应时间：表示气敏器件对被检测气体响应速度； ▲ 恢复时间：表示气敏元件对被测气体的脱附速度，
用trec表示 。
8.1.4 半导体气敏传感器的结构
半导体气敏传感器结构分为： 烧结型、薄膜型和厚膜型。
（1） 烧结型气敏器件的结构
图8.2 烧结型半导体气敏传感器结构
《气敏传感器》课件
相对误差
指传感器测量值与真 实值之间的差距，较 小的相对误差表示传 感器的测量精度较高。
工作温度范围
指传感器能够正常工 作的温度范围，对应 不同应用场景需要选 择适合的工作温度范 围。
响应时间
指传感器从检测到气 体变化到输出检测结 果所需的时间，较短 的响应时间意味着传 感器更加敏捷。
气敏传感器的应用
• 空气质量监测 • 工业制程控制 • 安全监测 • 智能家居
气敏传感器的发展趋势
1 微型化
2 智能化
ห้องสมุดไป่ตู้
随着技术的进步，气敏传感器正在朝着更小、 更集成的趋势发展，以适应日益复杂的应用 场景。
借助人工智能和物联网技术，气敏传感器正 在实现智能化，能够自动分析和判断气体状 况，并提供准确的监测结果。
3 多功能化
《气敏传感器》PPT课件
本课件介绍气敏传感器的原理、分类、制备方法、性能指标、应用和未来发 展趋势，帮助你深入了解这一重要领域。
什么是气敏传感器
气敏传感器是一种可以感知气体成分、浓度或相应的物理性质的装置。通过 检测气体的变化，它可以帮助我们了解环境中的气体状况。
气敏传感器的分类
基于传感材料分类
1 薄膜制备法
通过沉积敏感材料在基底上，形成薄膜结构的制备方法。
2 溶胶凝胶法
将溶胶中的成分凝胶化，制备敏感材料的方法。
3 高压方法
利用高压技术将材料转变为具有特殊结构和性质的制备方法。
气敏传感器的性能指标
灵敏度
指传感器对气体的响 应程度，越高说明相 同浓度的气体变化能 够被传感器更好地捕 捉到。
根据传感器所使用的敏感材 料的不同，可以将气敏传感 器分为多种类型，如金属氧 化物传感器、半导体传感器 等。
半导体传感器教学PPT课件
半导体传感器
三、气敏传感器
半导体气敏传感器的工作原理是：当气敏元件吸附了被测气体时，其导电率 发生了变化。当半导体气敏元件表面吸附气体分子时，由于二者相互接收电 子的能力不同，产生了正离子或负离子吸附，引起表面能带弯曲，导致导电 率变化。
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半导体传感器
四、湿敏传感器
金属氧化物湿敏传感器的基本结构如图3-68所示。
半导体传感器
一、磁敏传感器
1.霍尔元件 霍尔元件是一种半导体材料的磁电转换元件。它们利用霍尔效应进行工作。
图3-62 霍尔元件及霍尔效应原理 1
半导体传感器
一、磁敏传感器
1.霍元件
图3-63 霍尔元件用于测量的各种实例。 2
半导体传感器
一、磁敏传感器
1.霍尔元件 图3-64表示一种利用霍尔元件调测MTC钢丝绳的工作原理。
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图3-70表示用于热轧铝板宽度检测的实例。
半导体传感器
六、集成传感器
集成传感器一般具有以下几方面的能力。 （1） 条件调节和温度补偿能力 （2） 通信能力 （3） 自诊断能力 （4） 逻辑判断能力
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图3-64 3
半导体传感器
一、磁敏传感器
2.磁阻元件 磁电元件是利用半导体材料的磁阻效应来工作的。
图3-65 一种测量位移的磁阻效应传感器。 4
半导体传感器
一、磁敏传感器
3.磁敏管 磁敏二极管和磁敏三极管是20世纪70年代发展出来的新型磁敏传感器。这 种元件检测磁场变化的灵敏度很高。
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半导体传感器
图3-68 9
半导体传感器
五、固态图像传感器
固体图像传感器从功能上说，他是一个能把接收到的光像分成许多小单元， 并将它们转换成电信号。它的核心部分是电荷耦合器件，简称CCD。
《半导体传感器》课件
应用领域
开拓新的应用领域，如医疗健康、环境监测、智能交 通和智能家居等，以满足不断增长的市场需求。
市场
加强国际合作与交流，推动传感器技术的国际市场拓展 ，提高国际竞争力。
THANKS
感谢观看
气体传感器
总结词
检测空气中的有害气体
详细描述
气体传感器利用半导体的气敏效应，能够检 测空气中的有害气体，如一氧化碳、二氧化 硫等。这些传感器在环境保护、工业安全等 领域有广泛应用。
紫外线传感器
总结词
监测紫外线的强度和照射时间
详细描述
紫外线传感器能够监测环境中紫外线的强度 和照射时间，对于预防紫外线辐射损伤和保 护皮肤健康具有重要意义。这些传感器广泛
敏感材料
敏感材料是半导体传感器的重要组成 部分，负责将待测物理量转换为电信 号。
选择敏感材料时需要考虑其稳定性、 灵敏度、响应速度和耐腐蚀性等性能 指标。
常见的敏感材料包括金属氧化物、硅 、陶瓷等，它们具有不同的特性，适 用于不同的应用场景。
敏感材料的制备方法包括化学气相沉 积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等， 这些方法能够控制材料的成分和结构 ，从而影响传感器的性能。
测试的目的是检测传感器的性能指标是 否达到设计要求，以及在不同条件下的 稳定性和可靠性。
03
半导体传感器的性能参数
线性范围与灵敏度
线性范围
衡量传感器输出与输入之间线性关系 的参数，即输入量在一定范围内变化 时，输出量与输入量成正比。
灵敏度
表示传感器输出变化量与输入变化量 之比，即单位输入变化引起的输出变 化量。
半导体传感器的主要应用领域
医疗领域
用于生理参数的监测，如体温、血压、血氧 饱和度等。
环保领域
开拓新的应用领域，如医疗健康、环境监测、智能交 通和智能家居等，以满足不断增长的市场需求。
市场
加强国际合作与交流，推动传感器技术的国际市场拓展 ，提高国际竞争力。
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气体传感器
总结词
检测空气中的有害气体
详细描述
气体传感器利用半导体的气敏效应，能够检 测空气中的有害气体，如一氧化碳、二氧化 硫等。这些传感器在环境保护、工业安全等 领域有广泛应用。
紫外线传感器
总结词
监测紫外线的强度和照射时间
详细描述
紫外线传感器能够监测环境中紫外线的强度 和照射时间，对于预防紫外线辐射损伤和保 护皮肤健康具有重要意义。这些传感器广泛
敏感材料
敏感材料是半导体传感器的重要组成 部分，负责将待测物理量转换为电信 号。
选择敏感材料时需要考虑其稳定性、 灵敏度、响应速度和耐腐蚀性等性能 指标。
常见的敏感材料包括金属氧化物、硅 、陶瓷等，它们具有不同的特性，适 用于不同的应用场景。
敏感材料的制备方法包括化学气相沉 积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等， 这些方法能够控制材料的成分和结构 ，从而影响传感器的性能。
测试的目的是检测传感器的性能指标是 否达到设计要求，以及在不同条件下的 稳定性和可靠性。
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半导体传感器的性能参数
线性范围与灵敏度
线性范围
衡量传感器输出与输入之间线性关系 的参数，即输入量在一定范围内变化 时，输出量与输入量成正比。
灵敏度
表示传感器输出变化量与输入变化量 之比，即单位输入变化引起的输出变 化量。
半导体传感器的主要应用领域
医疗领域
用于生理参数的监测，如体温、血压、血氧 饱和度等。
环保领域
气敏传感器公开课ppt教材
烟雾报警器
酒精传感器
二氧化碳传感器
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
家庭用液化气 报警器
一氧化碳传感器
其他气体传感器
甲烷传感器
NH3传感器
二氧化碳浓度传感器
氧浓度传感器外形
可用于汽车 尾气测量
汽车尾气分析
有毒气体传感器的使用
二、认识气敏传感器
1、气敏传感器的性能要求：
三、气体传感器的应用
气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如可制成液化 石油气、天燃气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方 面的报警器。也可用于对大气污染进行监测以及在医疗上 用于对O2、CO2等气体的测量。生活中则可用于空调机、烹 调装置、酒精浓度探测等方面。
(1)、电源电路 一般气敏元件的工作电压不高 (3V～10V)，其工作电压，特别是供 给加热的电压，必须稳定。否则，将 导致加热器的温度变化幅度过大，使 气敏元件的工作点漂移，影响检测准 确性。
(1) MOS二极管气敏器件
MOS二极管气敏元件制作过程
是在P型半导体硅片上，利用热氧化工艺生成一层厚度为50~100 nm 的二氧化硅 (SiO 2) 层，然后在其上面蒸发一层钯 (Pd) 的金 属薄膜，作为栅电极，如图9-5(a)所示。
M(Pd) C SiO2 Ca P—Si Cs O (a ) (b ) (c) b a
以质量浓度的单位（mg/m3）表示，中国的标准规范也都是采
用质量浓度单位（如：mg/m3）表示。
什么是气敏传感器？
气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。
由于气体种类繁多, 性质各不相同，不可能用一种传感器检测所
有类别的气体，因此，能实现气-电转换的传感器种类很多，按 构成气敏传感器材料可分为半导体和非半导体两大类。目前实 际使用最多的是半导体气敏传感器。
最新7.2气敏传感器解析ppt课件
• 4、稳定性：当检测的气体浓度不变时，气敏元件的 输出也应保持不变，但实际情况会受其他条件的变化 影响而发生变化，这种在其他条件发生变化时气敏元 件的输出特性保持不变的能力，称为稳定性。
• 5、温度特性：气敏元件的特性随温度的变化而发生 变化的特性称为温度特性，消除这种影响的方法是采 用温度补偿。
由等效电路可知，总电容C
也是栅偏压的函数。其函数 关系称为该类MOS二极管的 C—V特性。由于钯对氢气 (H2)特别敏感，当钯吸附了 H2以后，会使钯的功函数降 低，导致MOS管的C – V特 性向负偏压方向平移，如右 图(c)所示。根据这一特性就 可用于测定H2的浓度。
一、Pd-MOSFET气敏传感器
三、接触燃烧式气体传感器
• 1、结构：管芯、支架、引脚组成。 • 2、原理：敏感材料铂丝遇到空气中的可燃气体时，由
于可燃气体与氧发生氧化反应，产生反应热，使铂丝 温度升高，具有正温度系数的铂丝电阻会相应增大， 而铂丝电阻值的增大量与可燃气体的浓度成正比。这 样只要测出铂丝的电阻增大量就能检测出空气中的可 燃气体浓度。 • 可以检测常见的可燃气体，如H2、CO、CH4、丙酮、 丙烷等。在低温度时，输出信号与可燃气体的浓度之 间具有良好的线性关系，而不受空气中水蒸气的影响。
(G)、源极(S)之间加正向偏压VGS，且VGS＞VT(阈值电压)
时，则栅极氧化层下面的硅从P型变为N型。这个N型区就 将源极和漏极连接起来，形成导电通道，即为N型沟道， MOSFET进入工作状态。若此时，在源(S)漏(D)极之间加
电压VDS，则源极和漏极之间有电流(IDS)流过。IDS随VDS和 VGS 的大小而变化，其变化规律即为MOSFET的V-A特性。 当VGS＜VT时，MOSFET的沟道未形成．故无漏源电流。
• 5、温度特性：气敏元件的特性随温度的变化而发生 变化的特性称为温度特性，消除这种影响的方法是采 用温度补偿。
由等效电路可知，总电容C
也是栅偏压的函数。其函数 关系称为该类MOS二极管的 C—V特性。由于钯对氢气 (H2)特别敏感，当钯吸附了 H2以后，会使钯的功函数降 低，导致MOS管的C – V特 性向负偏压方向平移，如右 图(c)所示。根据这一特性就 可用于测定H2的浓度。
一、Pd-MOSFET气敏传感器
三、接触燃烧式气体传感器
• 1、结构：管芯、支架、引脚组成。 • 2、原理：敏感材料铂丝遇到空气中的可燃气体时，由
于可燃气体与氧发生氧化反应，产生反应热，使铂丝 温度升高，具有正温度系数的铂丝电阻会相应增大， 而铂丝电阻值的增大量与可燃气体的浓度成正比。这 样只要测出铂丝的电阻增大量就能检测出空气中的可 燃气体浓度。 • 可以检测常见的可燃气体，如H2、CO、CH4、丙酮、 丙烷等。在低温度时，输出信号与可燃气体的浓度之 间具有良好的线性关系，而不受空气中水蒸气的影响。
(G)、源极(S)之间加正向偏压VGS，且VGS＞VT(阈值电压)
时，则栅极氧化层下面的硅从P型变为N型。这个N型区就 将源极和漏极连接起来，形成导电通道，即为N型沟道， MOSFET进入工作状态。若此时，在源(S)漏(D)极之间加
电压VDS，则源极和漏极之间有电流(IDS)流过。IDS随VDS和 VGS 的大小而变化，其变化规律即为MOSFET的V-A特性。 当VGS＜VT时，MOSFET的沟道未形成．故无漏源电流。
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化石油气、煤气和天然气。α-Fe2O3对水蒸气和乙醇 不灵敏，特别适合做家庭可燃气报警器。
2)氧气传感器 Nb2O5对氧气敏感。用其制成氧传感器检测汽车发
动机和锅炉等所排废气中的氧气分压强，以控制其最佳 燃烧状态，以达节能目的。
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气敏元件外形
其他可燃性 气体传感器
酒精传感器
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K2线圈失电，其常闭触点K2-2闭合，发光二极管VD1通，发绿光，能点火 起动发动机。
若司机酗酒，气敏器件的阻值急剧下降，使Ua为低电平，U1为高电 平，U3为为低电平，继电器K2线圈通电，K2-2常开触头闭合，发光二极管
VD2通，发红光，以示警告，同时常闭触点K2-1断开，无法起动发动机。 若司机拔出气敏器件，继电器K1线圈失电，其常开触电K1-1断开，仍
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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，其有效措施是选用温湿
度特性好的气敏元件及在电路中进行温湿度补偿。
3)初期恢复特性及初期稳定特性
经短期存放再通电时，传感器电阻值有短暂的急剧变化
（减小），这一特性称为初期恢复特性，它与元件种类、存
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A、烧结型气体传感器的结构与符号
烧结型气体传感器的加热方式分为直热式和间热式两种, 其结构与符号如图4-2-1、4-2-2所示。
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。
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2、半导体气敏传感器分类：
半导体气敏传感器的类型可分电阻型和非电阻型 两大类。电阻型有表面电阻型如氧化锡（SnO2）、氧 化锌（ZnO）等和体电阻型（Fe2O3）系列；非电阻型 有MOS场效应管型、二极管型（表面电流型——氢敏传 感器）和固体电解质型。
按制造工艺上分烧结型、薄膜型、厚膜型。
薄膜型气敏元件采用真空镀膜或溅射方法, 在石英 或陶瓷基片上制成金属氧化物薄膜（厚度0.1μm以 下）, 构成薄膜型气敏元件。
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厚膜型气敏元件将气敏材料（如SnO2、ZnO）与 一定比例的硅凝胶混制成能印刷的厚膜胶。
工艺最成熟的是烧结型的。烧结型气敏元件将元件的 电极和加热器均埋在金属氧化物气敏材料中, 经加热成型 后低温烧结而成。 目前最常用的是氧化锡（SnO2）烧结 型气敏元件, 它的加热温度较低, 一般在200～300℃, SnO2气敏半导体对许多可燃性气体, 如氢、 一氧化碳、 甲烷、丙烷、乙醇等都有较高的灵敏度。
放时间及存放环境有关。存放时间愈长，初期恢复时间亦愈
长，存放7天到15天后的初期恢复时间一般约在2～5min之内。
当长期存放后再通电时，在一段时间内传感器阻值一般高出
正常值20％左右，而以后慢慢恢复至正常稳定值，这一特性
亦称作初期稳定特性。
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C、体电阻控制型气敏传感器
1)Fe2O3系列 Fe2O3系列现有α-Fe2O3和γ-Fe2O3。主要检测液
加热极兼电极
SnO2烧结体 3
41
3
1
2
4
2 1、2、3、4
(a)结构 为热子兼电极 (b)符号
图4-2-1 直热式气敏器件结构及符号
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间热式的加热 丝与电极分立，加 热丝插入陶瓷管内， 管外壁上涂制梳状 金电极，最外层则 为SnO2烧结体。它 克服了直热式的缺 点，有较好的稳定 性。
图4-2-2 间热式气敏器件结构及符号 1、2，3、4—直热式热子兼电极 2、5—间热 式热子 1、3，4、6—间热式电极 7—SnO2烧
酒精传感器的选择性
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一氧化碳传感器
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甲烷传感器Leabharlann NH3传感器ppt课件
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3、气敏传感器的应用
图4-2-3 防止酒后开车控制器原理图
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图中QM-J1为酒敏元件。若司机没喝酒，在驾驶室内合上开关S，此时
气敏器件的阻值很高，Ua为高电平，U1为低电平，U3为高电平，继电器
16
图4-2-4所示电路为探测报警电路。用QM--N10气敏 传感器作为探测头，它是一种新型的低功耗、高灵敏度 的气敏元件。和其他气敏传感器一样，QM--N10也有一 个加热丝和一对探测电极，它是用半导体N型材料制成 的。
当空气不含有毒气体时，A、K两点间的电阻很大， 流过RP的电流很小，K点为低电位，达林顿管U850不导 通；当空气中含有还原性气体时(如上述有毒气体)，A、 K两点间的电阻迅速下降，通过RP的电流增大，K点电位 升高，向C2充电直至达到U850导通电位(约1.4V)时， U850导通，驱动发声集成片KD9561发声。
然无法起动发动机。常闭触电K1-2的作用是长期加热气敏器件，保证此 控制器处于准备工作的状态。
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家用有毒气体探测报警器
一氧化碳、液化气、甲烷、丙烷都是有毒可燃气体，当空气 中达到一定浓度时，将危及人的健康与安全。本电路线路简单， 但具有很高的灵敏度，对探测上述有毒气体是行之有效的。
图4-2-4 有毒p气pt课体件 探测报警电路
河 南
第二讲 气敏湿敏传感器
工
业
职
业 技
一、气敏传感器
术
二、湿敏传感器
学
院
电
气
工
程
系
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一、气敏传感器
气敏传感器可以识别气体的种类，测量气体的量， 多用于检测气体中所含某种特定气体的成分，将其变成 电信号。
1、半导体气敏传感器的工作机理：
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。
结体 8—绝缘瓷管
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B、烧结型气体传感器的工作特性
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，材料表面原已吸着氧，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。
当空气中有毒气体浓度下降至使A、K两点间恢复高 阻时，K点电位低于1.4V，U850截止，报警解除。
2)氧气传感器 Nb2O5对氧气敏感。用其制成氧传感器检测汽车发
动机和锅炉等所排废气中的氧气分压强，以控制其最佳 燃烧状态，以达节能目的。
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气敏元件外形
其他可燃性 气体传感器
酒精传感器
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K2线圈失电，其常闭触点K2-2闭合，发光二极管VD1通，发绿光，能点火 起动发动机。
若司机酗酒，气敏器件的阻值急剧下降，使Ua为低电平，U1为高电 平，U3为为低电平，继电器K2线圈通电，K2-2常开触头闭合，发光二极管
VD2通，发红光，以示警告，同时常闭触点K2-1断开，无法起动发动机。 若司机拔出气敏器件，继电器K1线圈失电，其常开触电K1-1断开，仍
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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，其有效措施是选用温湿
度特性好的气敏元件及在电路中进行温湿度补偿。
3)初期恢复特性及初期稳定特性
经短期存放再通电时，传感器电阻值有短暂的急剧变化
（减小），这一特性称为初期恢复特性，它与元件种类、存
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A、烧结型气体传感器的结构与符号
烧结型气体传感器的加热方式分为直热式和间热式两种, 其结构与符号如图4-2-1、4-2-2所示。
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。
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2、半导体气敏传感器分类：
半导体气敏传感器的类型可分电阻型和非电阻型 两大类。电阻型有表面电阻型如氧化锡（SnO2）、氧 化锌（ZnO）等和体电阻型（Fe2O3）系列；非电阻型 有MOS场效应管型、二极管型（表面电流型——氢敏传 感器）和固体电解质型。
按制造工艺上分烧结型、薄膜型、厚膜型。
薄膜型气敏元件采用真空镀膜或溅射方法, 在石英 或陶瓷基片上制成金属氧化物薄膜（厚度0.1μm以 下）, 构成薄膜型气敏元件。
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厚膜型气敏元件将气敏材料（如SnO2、ZnO）与 一定比例的硅凝胶混制成能印刷的厚膜胶。
工艺最成熟的是烧结型的。烧结型气敏元件将元件的 电极和加热器均埋在金属氧化物气敏材料中, 经加热成型 后低温烧结而成。 目前最常用的是氧化锡（SnO2）烧结 型气敏元件, 它的加热温度较低, 一般在200～300℃, SnO2气敏半导体对许多可燃性气体, 如氢、 一氧化碳、 甲烷、丙烷、乙醇等都有较高的灵敏度。
放时间及存放环境有关。存放时间愈长，初期恢复时间亦愈
长，存放7天到15天后的初期恢复时间一般约在2～5min之内。
当长期存放后再通电时，在一段时间内传感器阻值一般高出
正常值20％左右，而以后慢慢恢复至正常稳定值，这一特性
亦称作初期稳定特性。
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C、体电阻控制型气敏传感器
1)Fe2O3系列 Fe2O3系列现有α-Fe2O3和γ-Fe2O3。主要检测液
加热极兼电极
SnO2烧结体 3
41
3
1
2
4
2 1、2、3、4
(a)结构 为热子兼电极 (b)符号
图4-2-1 直热式气敏器件结构及符号
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间热式的加热 丝与电极分立，加 热丝插入陶瓷管内， 管外壁上涂制梳状 金电极，最外层则 为SnO2烧结体。它 克服了直热式的缺 点，有较好的稳定 性。
图4-2-2 间热式气敏器件结构及符号 1、2，3、4—直热式热子兼电极 2、5—间热 式热子 1、3，4、6—间热式电极 7—SnO2烧
酒精传感器的选择性
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一氧化碳传感器
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甲烷传感器Leabharlann NH3传感器ppt课件
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3、气敏传感器的应用
图4-2-3 防止酒后开车控制器原理图
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图中QM-J1为酒敏元件。若司机没喝酒，在驾驶室内合上开关S，此时
气敏器件的阻值很高，Ua为高电平，U1为低电平，U3为高电平，继电器
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图4-2-4所示电路为探测报警电路。用QM--N10气敏 传感器作为探测头，它是一种新型的低功耗、高灵敏度 的气敏元件。和其他气敏传感器一样，QM--N10也有一 个加热丝和一对探测电极，它是用半导体N型材料制成 的。
当空气不含有毒气体时，A、K两点间的电阻很大， 流过RP的电流很小，K点为低电位，达林顿管U850不导 通；当空气中含有还原性气体时(如上述有毒气体)，A、 K两点间的电阻迅速下降，通过RP的电流增大，K点电位 升高，向C2充电直至达到U850导通电位(约1.4V)时， U850导通，驱动发声集成片KD9561发声。
然无法起动发动机。常闭触电K1-2的作用是长期加热气敏器件，保证此 控制器处于准备工作的状态。
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家用有毒气体探测报警器
一氧化碳、液化气、甲烷、丙烷都是有毒可燃气体，当空气 中达到一定浓度时，将危及人的健康与安全。本电路线路简单， 但具有很高的灵敏度，对探测上述有毒气体是行之有效的。
图4-2-4 有毒p气pt课体件 探测报警电路
河 南
第二讲 气敏湿敏传感器
工
业
职
业 技
一、气敏传感器
术
二、湿敏传感器
学
院
电
气
工
程
系
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一、气敏传感器
气敏传感器可以识别气体的种类，测量气体的量， 多用于检测气体中所含某种特定气体的成分，将其变成 电信号。
1、半导体气敏传感器的工作机理：
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。
结体 8—绝缘瓷管
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B、烧结型气体传感器的工作特性
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，材料表面原已吸着氧，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。
当空气中有毒气体浓度下降至使A、K两点间恢复高 阻时，K点电位低于1.4V，U850截止，报警解除。