传感器应用技术 教学课件 作者 王倢婷第七章7-1.ppt

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1、第七章气敏传感器和湿敏传感器第一节气敏传感器一、气敏传感器的分类气敏传感器的种类很多，按照其工作机理不同可分为半导体气敏传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式）、红外吸收型传感器等。其中应用较为广泛的是半导体气敏传感器和接触燃烧式气敏传感器。气敏传感器是一种能够检测环境中某种气体成分和气体浓度的一种器件，它能够将检测到的气体种类和浓度转换为电信号，从而进行检测、监控和报警。二、常见气敏传感器的原理半导体气敏传感器是利用气体吸附而使半导体的电导率发生变化

2、的，利用这一原理进行检测的常用金属氧化物半导体主要有SnO2、ZnO、Fe2O3等。1.SnO2气敏元件（1）SnO2气敏元件的工作原理SnO2的熔点为1635℃，性能稳定，不溶于水，具有金红石结构，是一种N型半导体。气敏元件工作时必须加热，其目的是：加速被测气体的吸附、脱出过程，烧去气敏元件的油垢或污物，起清洗作用；控制不同的加热温度，能对不同的被测气体具有选择作用。加热温度与元件输出灵敏度有关，一般200～400℃时灵敏度较高。气敏元件被加热到稳定状态后，在被测气体接触元件的表面被吸附后，元件的电阻值就会产生

3、较大的变化。二、常见气敏传感器的原理（2）SnO2气敏元件的结构1）烧结型SnO2气敏元件a）芯片结构；b）符号；c）应用连接方式直热式气敏元件结构及符号二、常见气敏传感器的原理旁热式气敏元件结构及符号a）管芯结构；b）符号二、常见气敏传感器的原理2）厚膜型SnO2气敏元件3）薄膜型SnO2气敏元件二、常见气敏传感器的原理（3）SnO2气敏元件测量电路SnO2气敏元件测量电路如图所示，图a为直流电源供电，图b和图c为交流电源供电。图a和图b为旁热式气敏电阻电路，图c为直热式气敏电阻电路。SnO2气敏电子测量电路a

4、）直流电源供电电路b）旁热式气敏电阻电路c）直热式气敏电阻电路二、常见气敏传感器的原理2.ZnO气敏元件氧化锌的物理、化学性能稳定，也是N型半导体，具有六方晶系纤锌矿型和立方晶系NaCl型结构。气敏元件的工作温度较高（400～500℃），ZnO气敏元件也可分为烧结型、厚膜型和薄膜型三种。（1）烧结型ZnO气敏元件烧结型ZnO气敏元件的工作原理与SnO2相似。当使用铂作为催化剂时，ZnO气敏元件对乙醇、丙烷、丁烷等有较高的灵敏度，而对氢、一氧化碳等的灵敏度却较低。以钯做催化剂时，ZnO气敏元件对氢、一氧化碳等气体的

5、灵敏度较高，而对烷类气体的灵敏度较低。二、常见气敏传感器的原理（2）薄膜型ZnO气敏元件ZnO薄膜气敏元件结构示意图二、常见气敏传感器的原理（3）多层式ZnO气敏元件ZnO铂铱复合型传感器结构图二、常见气敏传感器的原理3.γ—Fe2O3气敏元件由于铁是过渡金属元素，是一种很好的催化剂，因此γ—Fe2O3半导体不需要加入添加剂就可作气敏元件。γ—Fe2O3气敏元件对丙烷（C3H8）和异丁烷（i—C4H10）的灵敏度较高，这两种烷类正是液化石油气（LPG）的主要成分。因此，γ—Fe2O3气敏元件又称为“城市煤气传感器

6、”。三、常见气敏传感器的应用1.有害气体鉴别、报警与控制电路三、常见气敏传感器的应用2.瓦斯报警器三、常见气敏传感器的应用3.酒精检测报警器四、气敏传感器的使用注意事项（1）工作环境注意清洁（2）工作电压要稳定（3）温度补偿（4）延时控制