傳感器應(yīng)用技術(shù)課件：氣敏傳感器

氣敏傳感器和濕敏傳感器氣敏傳感器氣敏傳感器是一種能夠檢測環(huán)境中某種氣體成分和氣體濃度的一種器件，它能夠?qū)z測到的氣體種類和濃度轉(zhuǎn)換為電信號，從而進(jìn)行檢測、監(jiān)控和報(bào)警。一、氣敏傳感器的分類1.氣敏傳感器的分類氣敏傳感器的種類很多，按照其工作機(jī)理不同可分為半導(dǎo)體氣敏傳感器（電阻型和非電阻型）、絕緣體傳感器（接觸燃燒式和電容式）、電化學(xué)式（恒電位電解式、伽伐尼電池式）、紅外吸收型等。其中應(yīng)用較為廣泛的是半導(dǎo)體氣敏傳感器和接觸燃燒式氣敏傳感器。二、常見氣敏傳感器的原理半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體吸附而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率發(fā)生變化的，利用這一原理進(jìn)行檢測的常用金屬氧化物半導(dǎo)體主要有SnO2、ZnO、Fe2O3等。1.SnO2氣敏元件（1）SnO2氣敏元件的工作原理SnO2的熔點(diǎn)為1635℃，性能穩(wěn)定，不溶于水，具有金紅石結(jié)構(gòu)，是一種N型半導(dǎo)體。氣敏元件工作時必須加熱，其目的是：加速度被測氣體的吸附、脫出過程，燒去氣敏元件的油垢或污物，起清洗作用；控制不同的加熱溫度，能對不同的被測氣體具有選擇作用。加熱溫度與元件輸出靈敏度有關(guān)，一般200～400℃時靈敏度較高。氣敏元件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)后，在被測氣體接觸元件的表面被吸附后，元件的電阻值就會產(chǎn)生較大的變化。二、常見氣敏傳感器的原理（2）SnO2氣敏元件的結(jié)構(gòu)1）燒結(jié)型SnO2氣敏元件a）芯片結(jié)構(gòu)；b）符號；c）應(yīng)用連接方式直熱式氣敏器件結(jié)構(gòu)及符號二、常見氣敏傳感器的原理a）管芯結(jié)構(gòu)；b）符號旁熱式氣敏元件結(jié)構(gòu)及符號二、常見氣敏傳感器的原理2）厚膜型SnO2氣敏元件3）薄膜型SnO2氣敏元件

二、常見氣敏傳感器的原理（3）SnO2氣敏元件測量電路SnO2氣敏元件測量電路如圖所示，圖a為直流電源供電，圖b和圖c為交流電源供電。圖a和圖b為旁熱式氣敏電阻電路，圖c為直熱式氣敏電阻電路。SnO2氣敏電子測量電路二、常見氣敏傳感器的原理2.ZnO氣敏元件氧化鋅的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定，也是N型半導(dǎo)體，具有六方晶系纖鋅礦型和立方晶系NaCl型結(jié)構(gòu)。氣敏元件的工作溫度較高（400～500℃），ZnO氣敏元件也可分為燒結(jié)型、厚膜型和薄膜型三種。（1）燒結(jié)型ZnO氣敏元件燒結(jié)型ZnO氣敏元件的工作原理與SnO2相似。當(dāng)使用鉑作為催化劑時，ZnO氣敏元件對乙醇、丙烷、丁烷等有較高的靈敏度，而對氫、一氧化碳等的靈敏度卻較低。以鈀做催化劑時，ZnO氣敏元件對氫、一氧化碳等氣體的靈敏度較高，而對烷類氣體的靈敏度較低。二、常見氣敏傳感器的原理（2）薄膜型ZnO氣敏元件ZnO薄膜氣敏元件結(jié)構(gòu)示意圖二、常見氣敏傳感器的原理（3）多層式ZnO氣敏元件ZnO鉑銥復(fù)合型傳感