氣敏傳感器的種類和它主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？

氣敏傳感器可用于對(duì)氣體的定性或定量檢測(cè)。氣敏材料與氣體接觸后會(huì)發(fā)生化學(xué)或物理相互作用，導(dǎo)致其某些特性參數(shù)的改變，包括質(zhì)量，電參數(shù)，光學(xué)參數(shù)等。氣敏傳感器利用這些材料作為氣敏元件，把被測(cè)氣體種類或濃度的變化轉(zhuǎn)化成傳感器輸出信號(hào)的變化，從而實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)目的。

氣敏傳感器的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂勠11、R12蘺檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)、人體口腔口臭的檢測(cè)等等。它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警還可以通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。 由于氣體種類繁多, 性質(zhì)各不相同不可能用一種傳感器檢測(cè)所有類別的氣體因此能實(shí)現(xiàn)氣-電轉(zhuǎn)換的傳感器種類很多按構(gòu)成氣敏傳感器材料可分為半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體兩大類。實(shí)際使用最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器因此本文主要講述半導(dǎo)體氣敏元件的有關(guān)原理及應(yīng)用。

半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用待測(cè)氣體與半導(dǎo)體表面接觸時(shí)，產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物理性質(zhì)變化來(lái)檢測(cè)氣體的。 按照半導(dǎo)體與氣體相互作用時(shí)產(chǎn)生的變化只限于半導(dǎo)體表面或深入到半導(dǎo)體內(nèi)部，可分為表面控制型和體控制型，前者半導(dǎo)體表面吸附的氣體與半導(dǎo)體間發(fā)生電子接受，結(jié)果使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率等物理性質(zhì)發(fā)生變化，但內(nèi)部化學(xué)組成不變，后者半導(dǎo)體與氣體的反應(yīng)，使半導(dǎo)體內(nèi)部組成發(fā)生變化而使電導(dǎo)率變化。 按照半導(dǎo)體變化的物理特性，又可分為電阻型和非電阻型，電阻型半導(dǎo)體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時(shí)，其阻值變化來(lái)檢測(cè)氣體的成分或濃度廠半導(dǎo)體式氣敏元件則是根據(jù)氣體的吸附和反應(yīng)，使其某些關(guān)系特性發(fā)生改變無(wú)對(duì)氣體進(jìn)行直接或間接的檢測(cè)，如二極管伏安特性和場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓變化來(lái)檢測(cè)被測(cè)氣體的。

氣體傳感器應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域

在工業(yè)領(lǐng)域，氣體傳感器主要應(yīng)用在石化工業(yè)中。一些硫化氫傳感器、二氧化硫傳感器、二氧化碳傳感器、一氧化氮傳感器等都能用在檢測(cè)二氧化碳、氨氣、氯氣等有害氣體的具體應(yīng)用中。另外，可用來(lái)檢測(cè)半導(dǎo)體和微電子工業(yè)的有機(jī)溶劑和磷烷等劇毒氣體;電力工業(yè)方面，氫氣傳感器能夠檢測(cè)電力變壓器油變質(zhì)過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣;而在食品行業(yè)，氣體傳感器也可以檢測(cè)肉類等易腐敗食物的新鮮度;在汽車和窯爐工業(yè)檢測(cè)廢氣中氧氣，公路交通檢測(cè)駕駛員呼氣中乙醇?xì)鉂舛鹊确矫妫灿兄鴱V泛的需求。

氣體傳感器應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域

當(dāng)然，涉及到較為貼近生活的環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，自然也離不開(kāi)氣體傳感器。例如，用傳感器檢測(cè)氮的氧化物、硫的氧化物、氯化氫等引起酸雨的氣體;二氧化碳傳感器、氟里昂等檢測(cè)溫室效應(yīng)氣體等。相信，在未來(lái)，經(jīng)過(guò)對(duì)氣體傳感器的進(jìn)一步改造，其應(yīng)用的范圍會(huì)越來(lái)越廣泛，我們也將在更多的場(chǎng)合見(jiàn)到氣體傳感器的應(yīng)用。

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)核心和基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，是各種信息和人工智能的橋梁，其技術(shù)領(lǐng)域中重要門類之一的氣體傳感器，橫跨功能材料、電子陶瓷、光電子元器件、MEMS技術(shù)、納米技術(shù)、有機(jī)高分子等眾多基礎(chǔ)和應(yīng)用學(xué)科。

高性能的氣體傳感器能大大提高信息采集、處理、深加工水平，提高實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)事故的準(zhǔn)確性，不斷消除事故隱患，大幅度減少事故特別是重大事故的發(fā)生。能有效實(shí)現(xiàn)**監(jiān)察和**生產(chǎn)監(jiān)督管理的電子化，變被動(dòng)救災(zāi)為主動(dòng)防災(zāi)，使**生產(chǎn)向科學(xué)化管理邁進(jìn)。

氣體傳感器應(yīng)用于民用領(lǐng)域

目前，民用領(lǐng)域是半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域。這主要是因?yàn)榘雽?dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器的價(jià)格便宜，性能也能滿足家庭報(bào)警器的要求。

具體來(lái)說(shuō)的話，氣體傳感器在民用領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：廚房里，檢測(cè)天然氣、液化石油氣和城市煤氣等民用燃?xì)獾男孤ㄟ^(guò)檢測(cè)微波爐中食物烹調(diào)時(shí)產(chǎn)生的氣體，從而自動(dòng)控制微波爐烹調(diào)食物;住房、大樓、會(huì)議室和公共娛樂(lè)場(chǎng)所用硫化氫傳感器、二氧化碳傳感器、煙霧傳感器、臭氧傳感器等，控制空氣凈化器或電風(fēng)扇的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn);在一些高層建筑物中，一氧化碳?xì)怏w傳感器還可以用于檢測(cè)火災(zāi)苗頭并報(bào)警。