氣敏和濕敏傳感器

1、第一節(jié)第一節(jié) 氣敏傳感器氣敏傳感器 氣敏傳感器的定義：氣敏傳感器的定義：是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體種類及其濃度有關的信息轉(zhuǎn)換感器件，它將氣體種類及其濃度有關的信息轉(zhuǎn)換成電信號，根據(jù)這些電信號的強弱便可獲得與待成電信號，根據(jù)這些電信號的強弱便可獲得與待測氣體在環(huán)境中存在情況有關的信息。測氣體在環(huán)境中存在情況有關的信息。 氣敏傳感器可分為半導體氣敏傳感器、固體電氣敏傳感器可分為半導體氣敏傳感器、固體電解質(zhì)氣敏傳感器、濃差電池型氣敏傳感器和組合式解質(zhì)氣敏傳感器、濃差電池型氣敏傳感器和組合式氣敏傳感器，其中使用最多是半導體氣敏傳感器

2、。氣敏傳感器，其中使用最多是半導體氣敏傳感器。自動檢測技術自動檢測技術一一 、半導體式氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理、半導體式氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理 半導體式氣敏傳感器：利用半導體氣敏元件同氣體接觸，造成半導體性質(zhì)發(fā)生變化的原理來檢測特定氣體的成分或者濃度 半導體式氣敏傳感器可分為：電阻式非電阻式自動檢測技術自動檢測技術半導體式氣敏傳感器 電阻式 燒結(jié)型 薄膜型 厚膜型 二極管氣敏傳感器 MOS二極管氣敏傳感器 PdMOSFET氣敏傳感器 非電阻式 半導體式氣敏傳感器的分類 1、分類自動檢測技術自動檢測技術 SnO2系列氣敏元件有系列氣敏元件有燒結(jié)型燒結(jié)型、薄膜型薄膜型和和厚膜型厚膜型三種。燒

3、結(jié)型三種。燒結(jié)型應用最廣泛性。應用最廣泛性。其敏感體用粒徑很小其敏感體用粒徑很小( (平均粒徑平均粒徑m) )的的SnO2粉體為基本材料，根據(jù)需要添加不同的添加劑，混合均勻作為原粉體為基本材料，根據(jù)需要添加不同的添加劑，混合均勻作為原料。主要用于檢測料。主要用于檢測可燃的還原性可燃的還原性氣體，其工作溫度約氣體，其工作溫度約300。根。根據(jù)加熱方式，分為據(jù)加熱方式，分為直接加熱式直接加熱式和和旁熱式旁熱式兩種兩種。（1）直接加熱式）直接加熱式SnO2氣敏元件氣敏元件(直熱式氣敏元件直熱式氣敏元件)直熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號1234SnO2燒結(jié)體加熱極兼電極(a)結(jié)構(gòu)4321(b)符號由芯片由芯片

4、( (敏感體和加熱器敏感體和加熱器) )，基座，基座和金屬防爆網(wǎng)罩三部分組成。因和金屬防爆網(wǎng)罩三部分組成。因其熱容量小、穩(wěn)定性差，測量電其熱容量小、穩(wěn)定性差，測量電路與加熱電路間易相路與加熱電路間易相互干擾，加互干擾，加熱器與熱器與SnO2基體間由于熱膨脹系基體間由于熱膨脹系數(shù)的差異而導致接觸不良，造成數(shù)的差異而導致接觸不良，造成元件的失效，現(xiàn)已很少使用。元件的失效，現(xiàn)已很少使用。 2、電阻式氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)（2）旁熱式）旁熱式SnO2氣敏元件氣敏元件加熱器電阻值一般為3040電極加熱器瓷絕緣管旁熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號SnO2燒結(jié)體123456（a）結(jié)構(gòu)（b）符號自動檢測技術自動檢測技術 是利

5、用氣體在半導體表面的氧化還原反應導致敏感元件阻值變化而制成的。 當半導體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，在氣體接觸半導體表面而被吸附時，被吸附的分子首先在表面物性自由擴散，失去運動能量，一部分分子被蒸發(fā)掉，另一部分殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附處（化學吸附）。 當氧化型氣體吸附到N型半導體（SnO2, ZnO)上，還原型氣體吸附到P型半導體(CrO3)上時，將使半導體載流子減少，而使電阻值增大。 當還原型氣體吸附到N型半導體上，氧化型氣體吸附到P型半導體上時，則載流子增多，使半導體電阻值下降。3、基本原理、基本原理自動檢測技術自動檢測技術 N型半導體吸附氣體時器件阻值變化圖 100550加熱開關大氣中2

6、 min 4 min吸氣時還原型氧化型穩(wěn)定狀態(tài)器件加熱響應時間約1 min以內(nèi)器件電阻 / k自動檢測技術自動檢測技術 P型半導體吸附氣體時器件阻值變化圖 自動檢測技術自動檢測技術規(guī)則總結(jié)： 氧化型氣體N型半導體：載流子數(shù)下降，電阻增加 還原型氣體N型半導體：載流子數(shù)增加，電阻減小 氧化型氣體P型半導體：載流子數(shù)增加，電阻減小 還原型氣體P型半導體：載流子數(shù)下降，電阻增加 自動檢測技術自動檢測技術 氣敏電阻式傳感器基本測量電路如下圖所示。測量電路包括加熱回路和測試回路兩部分。 (a)QMN5測量電路； (b)TGS812測量電路； (c)TGS109測量電路4、基本測量電路自動檢測技術自動檢測

7、技術1. 袖珍式氣體檢漏儀袖珍式氣體檢漏儀2022-4-2711二、氣敏傳感器的應用二、氣敏傳感器的應用自動檢測技術自動檢測技術第二節(jié)第二節(jié) 濕敏電阻傳感器濕敏電阻傳感器一、濕度的定義及其表示方法一、濕度的定義及其表示方法濕度濕度，是指大氣中水蒸氣的含量。通常有如下幾種表示法：，是指大氣中水蒸氣的含量。通常有如下幾種表示法：絕對濕度（絕對濕度（AH）： 絕對濕度是指單位體積空氣內(nèi)所含水蒸絕對濕度是指單位體積空氣內(nèi)所含水蒸氣的質(zhì)量，其數(shù)學表達式為氣的質(zhì)量，其數(shù)學表達式為VmHVa相對濕度（相對濕度（%RH）：相對濕度是指待測空氣中實際所含的：相對濕度是指待測空氣中實際所含的水蒸氣分壓與相同溫度下

8、飽和水蒸氣壓比值的百分數(shù)。其水蒸氣分壓與相同溫度下飽和水蒸氣壓比值的百分數(shù)。其數(shù)學表達式為：數(shù)學表達式為：%100WVTPPH相對濕度給出了大氣的潮濕程度。實際中常用。相對濕度給出了大氣的潮濕程度。實際中常用。濕敏傳感器：濕敏傳感器：就是一種能將就是一種能將被測環(huán)境濕度轉(zhuǎn)換成電信號被測環(huán)境濕度轉(zhuǎn)換成電信號的裝的裝置。主要由兩個部分組成：濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路，除此之外置。主要由兩個部分組成：濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路，除此之外還包括一些輔助元件，如輔助電源、溫度補償、輸出顯示設還包括一些輔助元件，如輔助電源、溫度補償、輸出顯示設備等備等界限電流式濕敏傳感器濕敏傳感器電阻式電容式其它電解質(zhì)式陶瓷式高分子式陶

9、瓷式高分子式光纖濕敏傳感器二極管式、石英振子、SAW式、微波式、熱導式等二、濕敏傳感器的分類二、濕敏傳感器的分類自動檢測技術自動檢測技術（1）電阻濕度系數(shù)大，性能穩(wěn)定；（2）相對濕度在0100%范圍內(nèi)變化時，其電阻值能有規(guī)律地變化且重復性好，響應速度快，老化效應小等特點。對顯敏電阻的基本要求：三、陶瓷電阻式濕度傳感器三、陶瓷電阻式濕度傳感器陶瓷電阻式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)、外形及測量轉(zhuǎn)換電路框圖陶瓷電阻式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)、外形及測量轉(zhuǎn)換電路框圖1基板；2金電極；3Fe3O4膠體膜；4引線自動檢測技術自動檢測技術2022-4-2715四、陶瓷電容式濕度傳感器四、陶瓷電容式濕度傳感器1. 結(jié)構(gòu) 陶瓷電容

10、式濕度傳感器的結(jié)構(gòu)由多孔氧化鋁感濕膜、鋁基片和金電極等構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。2. 陶瓷電容式濕度傳感器的特性 Al2O3薄膜組成的陶瓷電容式濕度傳感器在氣孔中有一定水汽吸附時，隨著環(huán)境濕度的變化，膜電阻和膜電容都將改變。其特性曲線如下圖所示 在低濕度時，曲線線性良好，到高濕度時線性變差，若濕度進一步提高，特性曲線變得平緩。2022-4-2716自動檢測技術自動檢測技術2022-4-2717五、濕敏電阻傳感應用五、濕敏電阻傳感應用1. 高濕度顯示器 下圖所示是高濕度顯示器電路。 濕敏電阻傳感器廣泛應用于軍事、氣象、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領域，在各種場合下進行濕度監(jiān)測、控制與報警。自動檢測技術自動檢測技術2、汽車擋風玻璃自動去濕裝置汽車擋風玻璃自動去濕裝置自動檢測技術自動檢測技術 離子感煙傳感器是應用放射性同位素組成的火災報警專用傳感器，采用離子感煙傳感器制作的火災報警器，具有極高的報警靈敏度，只要空氣中漂浮著因起火產(chǎn)生的煙霧粉塵，報警器就能