氣敏傳感器原理

　　氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成分的傳感器，它對于環境保護和安全監督方面起著極重要的作用。氣敏傳感器是暴露在各種成分的氣體中使用的，由于檢測現場溫度、濕度的變化很大， 又存在大量粉塵和油霧等，所以其工作條件較惡劣，而且氣體對傳感元件的材料會產生化學反應物，附著在元件表面，往往會使其性能變差。所以對氣敏傳感器有下列要求：能夠檢測報警氣體的允許濃度和其他標準數值的氣體濃度，能長期穩定工作，重復性好，響應速度快，共存物質所產生的影響小等。

　　聲波器件表面的波速和頻率會隨外界環境的變化而發生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準確的反應氣體濃度的變化值。

　　氣敏傳感器主要參數及特性

　　靈敏度：對氣體的敏感程度

　　響應時間 ：對被測氣體濃度的響應速度

　　選擇性：指在多種氣體共存的條件下，氣敏元件區分氣體種類的能力穩定性：當被測氣體濃度不變時，若其他條件發生改變，在規定的時間內氣敏元件輸出特性保持不變的能力溫度特性：氣敏元件靈敏度隨溫度變化而變化的特性濕度特性：氣敏元件靈敏度隨環境濕度變化而變化的特性電源電壓特性：指氣敏元件靈敏度隨電源電壓變化而變化的特性時效性與互換性：反映元件氣敏特性穩定程度的時間，就是時效性；同一型號元件之間氣敏特性的一致性，反映了其互換性。

　　氣敏傳感器應用

　　氣敏傳感器的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂勠11、R12蘺檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關的信息轉換成電信號根據這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環境中的存在情況有關的信息從而可以進行檢測、監控、報警還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。 由于氣體種類繁多， 性質各不相同不可能用一種傳感器檢測所有類別的氣體因此能實現氣-電轉換的傳感器種類很多按構成氣敏傳感器材料可分為半導體和非半導體兩大類。目前實際使用最多的是半導體氣敏傳感器因此本文主要講述半導體氣敏元件的有關原理及應用。

　　半導體氣敏傳感器是利用待測氣體與半導體表面接觸時，產生的電導率等物理性質變化來檢測氣體的。 按照半導體與氣體相互作用時產生的變化只限于半導體表面或深入到半導體內部，可分為表面控制型和體控制型，前者半導體表面吸附的氣體與半導體間發生電子接受，結果使半導體的電導率等物理性質發生變化，但內部化學組成不變，后者半導體與氣體的反應，使半導體內部組成發生變化而使電導率變化。 按照半導體變化的物理特性，又可分為電阻型和非電阻型，電阻型半導體氣敏元件是利用敏感材料接觸氣體時，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度廠半導體式氣敏元件則是根據氣體的吸附和反應，使其某些關系特性發生改變無對氣體進行直接或間接的檢測，如二極管伏安特性和場效應晶體管的閾值電壓變化來檢測被測氣體的。