氣敏電阻是一種半導(dǎo)體敏感器件,它是利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理來進(jìn)行檢測的。人們發(fā)現(xiàn)某些氧化物半導(dǎo)體材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有氣敏效應(yīng)。
氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等,其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有:一氧化碳?xì)怏w的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂(R11、R12)的檢測、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(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號,根據(jù)這些電信號的強(qiáng)弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息,從而可以進(jìn)行檢測、監(jiān)控、報(bào)警;還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測、控制和報(bào)警系統(tǒng)。半導(dǎo)體氣敏傳感器對于低濃度氣體具有很高的靈敏度,具有嗅覺功能,能自動(dòng)檢測瓦斯?jié)舛取R坏┩咚钩?,氣敏傳感器即可自?dòng)報(bào)警,然后采取先抽后采的原則,即可防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生。
半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用待測氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化來檢測氣體的種類和濃度的。當(dāng)半導(dǎo)體器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài),在氣體接觸半導(dǎo)體表面而被吸附時(shí),被吸附的分子首先在表面自由擴(kuò)散,失去運(yùn)動(dòng)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時(shí),如果半導(dǎo)體的功函數(shù)大于吸附分子的離解能,吸附分子將向器件釋放電子,而形成正離子吸附。如H2、CO、碳?xì)浠衔锏?,被稱為還原型氣體。當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上時(shí),載流子增多,使半導(dǎo)體電阻值下降。