气敏传感器ppt课件.ppt

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1、§7.1气敏传感器气敏传感器外形酒精传感器其他可燃性气体传感器酒精测试仪呼气管家庭用煤气报警器家庭用液化气报警器一氧化碳传感器NH3传感器(氨气传感器)甲烷传感器氧浓度传感器可用于汽车尾气测量汽车尾气分析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。半导体气敏传感器是利用半导体气敏元件同气体接触,造成半导体性质变化,借此来检测气体的成分、浓度变化的。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P

2、型在检测时阻值随气体浓度的增大而增大。主要应用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃易爆有毒有害气体的检测、预报和自动控制。半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型，前者半导体表面吸附的气体与半导体间发生电子接受，结果使半导体的电导率等物理性质发生变化，但内部化学组成不变；后者半导体与气体的反应，使半导体内部组成发生变化，而使电导率变化。按照半导体变化的物理特性，又可分为电阻型和非电阻型，电阻型半导体气敏元件是利用敏感材料接触气体时，其阻值

3、变化来检测气体的成分或浓度；非电阻型半导体气敏元件是利用其它参数，如二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压变化来检测被测气体的。表7-1为半导体气敏元件的分类。表7-1半导体气敏元件的分类一、气敏电阻的工作原理1、材料：金属氧化物。（分N型如氧化锡和P型如氧化钴），合成材料有时还渗入了催化剂,如钯（Pd）、铂（Pt）、银（Ag）等。2、结构:敏感元件、加热器（200-4500C）、外壳。分类:烧结型SnO2气敏元件：应用最广泛性。其敏感体用粒径很小(平均粒径≤１μm)的烧结型SnO2气体传感器是用粒度在1μm以下的SnO2粉末，加入少量Pd或Pt等触媒剂及添加剂，经研磨后使其均匀混合，然后

4、将已均匀混合的膏状物滴入模具内，再埋入加热丝及电极，经600～800℃数小时烧结后，可得多孔状的气敏元件芯体，将其引线焊接在管座上，并罩上不锈钢网制成。主要用于检测可燃的还原性气体，其工作温度约300℃。根据加热方式，分为直接加热式和旁热式两种。图1直热式气敏器件结构及符号1234SnO2烧结体加热极(a)结构4321(b)符号（1）直接加热式SnO2气敏元件由芯片(敏感体和加热器)，基座和金属防爆网罩三部分组成。图9-3直热式气敏器件的结构及符号(a)结构；(b)符号优点：制作工艺简单、成本低、功耗小、可以在高电压下使用、可制成价格低廉的可燃气体泄漏报警器。缺点:热容量小，易受环境气流的

5、影响；测量回路与加热回路间没有隔离，互相影响；加热丝在加热和不加热状态下会产生涨缩，易造成接触不良。现已很少使用。国产QN型和日本费加罗TGS＃109型气敏传感器均属此类结构。生物机电加热器电阻值一般为30Ω～40Ω电极加热器瓷绝缘管图2旁热式气敏器件结构及符号SnO2烧结体123456（a）结构（b）符号（2）旁热式SnO2气敏元件其管芯增加了一个陶瓷管，在管内放进高阻加热丝，管外涂梳状金电极作测量极，在金电极外涂SnO2材料。优点:这种结构克服了直热式的缺点，其测量极与加热丝分开，加热丝不与气敏元件接触，避免了回路间的互相影响；元件热容易大，降低了环境气氛对元件加热温度的影响，并保持了

6、材料结构的稳定性。国产QM-N5型和日本费加罗TGS＃812、813型等气敏传感器都采用这种结构。图9-4旁热式气敏器件的结构及符号(a)旁热式结构；(b)符号图烧结型气体传感器的结构与符号（a）直热式；（b）旁热式图7.2MQN型气敏电阻结构及测量电路a）气敏烧结体b）气敏电阻外形c）基本测量转换电路1－引脚2－塑料底座3－烧结体4－不锈钢网罩5－加热电极6－工作电极7－加热回路电源8－测量回路电源烧结型气敏器件的特点：烧结型器件制作方法简单，器件寿命长；但由于烧结不充分，器件机械强度不高，电极材料较贵重，电性能一致性较差，因此应用受到一定限制。分类:薄膜型气敏元件：薄膜型器件采用蒸发或

7、溅射工艺，在石英基片上形成氧化物半导体薄膜（其厚度约在100nm以下），制作方法也很简单。薄膜型（SnO2）气敏元件特点：选择性好,但这种半导体薄膜为物理性附着，因此器件间性能差异较大。分类:厚膜型气敏元件：这种器件是将氧化物半导体材料与硅凝胶混合制成能印刷的厚膜胶，再把厚膜胶印刷到装有电极的绝缘基片上，经烧结制成的。厚膜型气敏元件特点：元件机械强度高，一致性好，选择性好,适合大批量生产。4、加热器的作用：加速反应.烧去