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第11章 氣體傳感器第11章 氣體傳感器11.111.211.311.411.5熱導式氣體傳感器接觸燃燒式氣敏傳感器半導體氣體傳感器紅外氣體傳感器濕式氣體傳感器（氣體種類、 濃度電信號）11.1熱導式氣體傳感器1． 原理? 不同種類、 不同濃度的氣體氣體傳感器， 其熱導率不同， 在同樣的加熱條件下， 其溫度也不同， 進而氣敏元件電阻不同。2． 測量電路? 直流電橋電路11.1熱導式氣體傳感器3． 種類? 熱線式（金屬電阻絲） 氣敏傳感器? 熱敏電阻式氣敏傳感器4． 應用? 真空測量? 可燃性氣體的測量和報警11.2接觸燃燒式氣敏傳感器1.結構原理? ?R=ρ?T=ρH/h=ραθ/h11.2接觸燃燒式氣敏傳感器2.測量電路? 直流電橋電路， 工作電流100~200mA3.應用? 檢測可燃性氣體11.3半導體氣體傳感器11.3.1 半導體氣體傳感器及其分類? 原理? 金屬氧化物半導體陶瓷氣敏材料與被測氣體接觸，由于氣體的吸附，引起材料電學性能的變化二氧化碳報警器， 以此檢測特定氣體及其濃度。? 分類? 電阻型： 表面控制型； 體控制型；? 非電阻型： 二極管整流特性型； 晶體管特性性；（都屬于表面控制）11.3半導體氣體傳感器11.3.2 主要特性及其改善?1.氣體選擇性及其改善? 氣體選擇性： 對不同氣體的敏感特性。

? 改善方法： 摻雜（氧化物或添加物） ；控制氣敏元件的燒結溫度；改善氣敏元件工作時的加熱溫度。?2.氣體濃度特性? 氣體傳感器的輸出量與被測氣體濃度之間的關系，這是氣體傳感器的基本特性。11.3半導體氣體傳感器? 3.初始穩定、 氣敏響應和復原特性? 任何半導體氣敏元件內部均有加熱絲， 一方面用來燒灼元件表面油垢或污物， 其次是用來加速元件對被測氣體的吸、 脫作用， 加熱溫度一般為200~400℃。氣敏傳感器的外形及其基本測量電路。? 初始穩定： 加熱時間和穩定電阻值） ；穩定電阻輸出特性（過渡? 氣敏響應： 氣敏元件接觸被測氣體變化（過渡過程的時間） ；電阻值? 復原性： 測試結束中保存狀態的固有電阻值(Ra=103~105?)的時間。電阻值復原到潔凈空氣11.3半導體氣體傳感器11.3半導體氣體傳感器4.靈敏度的提高與穩定性改善? 添加金屬或金屬氧化物材料的催化作用來提高靈敏度。? 添加“融劑” 和“緩融劑” ， 控制氣敏材料的燒制過程， 可以改善其穩定性。5.溫度、 濕度的影響及其它問題? 環境溫、 濕度對氣敏元件的氣敏特性有影響（見圖11-7） ， 氣敏元件的加熱絲電壓決定元件的工作電流， 也會影響元件的氣敏特性。

11.3半導體氣體傳感器11.3.3 電阻式半導體氣體傳感器(氣敏電阻)?1、 表面控制型氣敏電阻? 利用半導體材料表面吸附氣體引起氣敏元件電阻值變化的特性制成。 主要用于檢測可燃性氣體。 半導體材料多數采用SnO2和ZnO等難還原的氧化物。? 結構和電阻特性 :?多孔質燒結體敏感元件；?薄膜敏感元件；?厚膜敏感元件；?多層結構敏感元件。11.3半導體氣體傳感器燒結體元件厚膜元件薄膜元件多層結構元件氣敏特性電阻特性logR=mloET+n 11.3半導體氣體傳感器?2． 傳感器類型? 氧化錫類氣體傳感器?敏感元件主要類型是燒結體， 薄膜， 厚膜? 氧化鋅及其它類氣體傳感器?與SnO2類相比， 工作溫度范圍高出100°C ? 工作原理?表面控制型氣體傳感器， 其半導體氣敏材料表面吸附有氣體時， 則半導體和吸附的氣體之間會有電子的施受發生， 造成電子的遷移從而形成表面電荷層， 最終引起元件電阻值的變化。11.3半導體氣體傳感器?3.體控制型氣敏電阻? 三氧化二鐵類氣體傳感器? 鈣鈦礦類氣體傳感器? 燃燒控制用氣體傳感器燃燒控制用鎳酸鑭氣體傳感器的氣敏特性Co1?xMgxO敏感元件的敏感特性11.3半導體氣體傳感器11.3.4 非電阻式半導體氣體傳感器? 1.二極管氣體傳感器? 如果二極管的金屬與半導體的界面吸附有氣體， 而這種氣體又對半導體的禁帶寬度或金屬的功函數有影響的話， 則其整流特性會變化。

用于檢測H2的鈀—氧化鈦二極管的伏-安特性曲線11.3半導體氣體傳感器? 2.MOS二極管氣體傳感器? 鈀—MOS二極管敏感元件結構? 鈀—MOS二極管敏感元件的C-U特性? 檢測原理： 利用MOS二極管的C-U特性檢測H2敏感元件的光電特性也可檢測H211.3半導體氣體傳感器? 3.MOS場效應晶體管氣體傳感器? 結構：? 檢測原理： MOS場效應晶體管漏極電流ID由柵壓控制， 將柵極與漏極短路，在源極與漏極之間加電壓環氧乙烷報警器，則ID=β(U?UT)211.3.5 半導體氣體傳感器的應用? 半導體氣體傳感器具有靈敏度高、 響應快、 使用壽命長和成本低等特點氣體傳感器， 廣泛應用于有毒有害、 易燃易爆氣體的檢測、 控制和報警等。11.3半導體氣體傳感器表11-4氣體傳感器的應用11.3半導體氣體傳感器1． 氣體報警器圖11-20 簡易家用氣體報警器電路11.3半導體氣體傳感器2． 煤氣報警器圖11-21 分段報警式城市煤氣報警器電路圖11.3半導體氣體傳感器3． 火災煙霧報警器圖11-22 氣敏、 熱敏火災煙霧報警器電路圖11.3半導體氣體傳感器4． 空氣凈化換氣扇圖11-23 自動換氣扇電路圖11.3半導體氣體傳感器5． 酒精探測器圖11-24 攜帶式酒精探測儀電路圖11.3半導體氣體傳感器6． CO濃度測控圖11-25 CO傳感器應用電路11.4紅外氣體傳感器? 電容麥克型? 量子型結構 :? 極譜式? 原電池式檢測原理：? 當被測氣體通過隔膜擴散到電解液中后， 不同氣體會在不同固定電壓作用下發生電解， 從而導致電流的變化，通過測量電流的大小檢測氣體參數。11.5濕式氣體傳感器作業:11-2氣體傳感器， 11-4， 11-5， 11-6第11章 氣體傳感器謝謝！

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