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1、AF30L/38L气敏传感器及其应用-19-●新特器件应用AF30L/38L气敏传感器及其应用江苏省理化测试中心冯乙引上海华东电脑股份有限公司冯伸GasSensitiveElementAF30L/38LandItsApplicationFengYiyinFengShen摘要:AF30L/38L气敏传感器是日本生产的产品,本文从工作原理、结构、特点、参数和使用方法对它作了较全面的介绍,最后给出了应用实例。关键词:气敏传感器;AF30L;AF38L;分类号:TP212.2;TP212.9文献标识码:B文章编号:10
2、06-6977(1999)09-0019-03通常使用的气敏传感器根据检测方式可以分为表1AF30L/38L基本规格参数好几种类型,其中半导体气敏传感器由于具有优良检测气体香烟的烟雾及刺激性气味的灵敏度、响应特性和稳定性,且使用方便而得到广工作温度-10～55℃泛的应用。贮存温度-30～85℃1.气敏传感器工作原理和结构功耗300mW电路电压DC或AC12VmaxAF30L/38L是一种利用了气敏检测部分的表峰电压DC或AC5±012V面氧化还原反应使传感元件电阻值发生变化的半导体气敏传感器。在清净的空气中,由
3、于半导体气敏2.特性传感器检测部分的表面吸附着氧气,因此在结晶粒子之间形成了一个较高的势垒,从而使它的电导率AF30L/38L探测器能敏感香烟的烟雾和刺激下降;然而在被测气体环境中,由于被测气体与附吸性气体。AF30L对苯、氢、乙醇、二氧化硫、氨、醋酸的氧气之间的氧化反应,导致传感器检测部分表面等气体灵敏度依次减弱;AF38L探测器对乙醇、香吸附的氧气减少,势垒降低,致使元件电阻值变小,烟烟雾、苯、醋酸、甲醛、氢等气体灵敏度依次减弱。而且电阻值随着被测气体的浓度增大而下降。半导体气敏传感器在使用时加热器加热传感
4、元AF30L/38L的传感器的结构如下:它是在陶瓷件,这时传感元件的特性在很大程度上受到加热器基板上用厚膜印刷方法形成气体检测部分、电极、加加热温度的影响。由于这一原因,对半导体气敏传热器和保护层等,然后通过烧结使它们固化在基板感器来说保持加热电压的恒定是至关重要的。上。由于气敏检测部分是通过催化反应来检测被测AF30L/38L加热器的理想加热电压是5V,在实际气体的,因此在使用时要将它加热到300～400℃。应用中,加热电压在5V±0.2V的范围内一般不会由于这一原因,在传感器中设有加热器,且传感元件产生什么
5、问题。用白金等一类贵金属丝悬挂在外壳中。图1给出了另外,如果传感元件的功耗超过额定值将导致它的等效电路。表1列出了它们的基本规格参数。元件的永久性损坏。对于AF30L/38L而言,必须使传感元件的功耗不超过15mW,如果将输入电压记作Vc,传感器的电阻值记作Rs,负载阻值记作RL的话,则传感元件的功耗Ps可由下式求得;22Ps=(VCRS)/(Rs+RL)为防止过流,将一个500Ω左右的电阻串联到图1AF30L/38L的外形图传感器电路中就可以放心使用。传感器输出信号可©1995-2004TsinghuaTon
6、gfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.-20-《国外电子元器件》1999年第9期1999年9月定下来。这是由于断电时传感元件的表面吸附着水分和杂散气体。随着通电开始这些水分和杂散气体逐渐脱离,进而使得传感元件的表面状态趋于稳定之故。通常情况下,这类传感器的电阻值在通电开始的数分钟后才能进入稳定状态。在电阻值不稳定期(a)传感器输出方法(b)简单的气体检测电路间,必须根据其用途的不同,对正在使用的设备采取图2气敏传感器输出方法防止误动作的保护性措施。以从同传感元件相串
7、联的电阻两端取得,如图2(a)作为保护电路的一个例子,将一个晶体管与负所示。载驱动电路相串联,并用一个具有一定时间常数的半导体气敏传感器在待测气体中的电阻值与环比较器电路来控制该晶体管接通,这样,在上电后的境温、湿度有关。一般情况下,当环境温度较低时,一定时间内就能使负载驱动电路处于不工作状态。传感器的电阻值较高;温度高时电阻值低。而湿度如图4所示。低时电阻值高;湿度高时电阻值低。由于这一原因,使驱动电路关断的时间t可以由下式求得:即使在相同浓度的待测气体中,传感器的阻值也有t=-RCln(1-V1/V0)所不
8、同,因此必须在电路中加以补偿。式中,R为连接到比较器同相输入端的电阻值;例如在图2(b)电路中,当温度较低时传感器的C为连接到比较器同相输入端的电容值;V1为加到输出电压不足以达到比较器反相输入端的电压,导致比较器反相输入端的电压;V0为加到比较器同相输检测电路不工作。通常,要对传感器阻值与环境温度入端与电容间的电压。的依赖关系进行补偿,从电路角度而言是相当复杂当:R=1MΩ,C=22
