半導(dǎo)體氣敏元件,半導(dǎo)體氣敏元件的分類,半導(dǎo)體氣敏元件參數(shù)指標等
半導(dǎo)體氣敏元件是利用待測氣體與半導(dǎo)體 (主要是金屬氧化物) 表面接觸時產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物性的變化來檢測氣體。半導(dǎo)體氣敏器件被加熱到穩(wěn)定狀態(tài)下, 當氣體接觸器件表面而被吸附時, 吸附分子首先在表面自由地擴散 (物理吸附), 失去其運動能量, 其間的一部分分子蒸發(fā), 殘留分子產(chǎn)生熱分解而固定在吸附處 (化學(xué)吸附)。這時, 如果器件的功函數(shù)小于吸附分子的電子親和力, 則吸附分子將從器件奪取電子而變成負離子吸附。具有負離子吸附傾向的氣體有O和NO2, 稱為氧化性氣體或電子接收性氣體。如果器件的功函數(shù)大于吸附分子的離解能, 吸附分子將向器件釋放電子, 而成為正離子吸附。具有這種正離子吸附傾向的氣體有H2、CO、碳氫化合物和酒類等, 稱為還原性氣體或電子供給性氣體。
當氧化性氣體吸附到N 型半導(dǎo)體上, 還原性氣體吸附到P 型半導(dǎo)體上時, 將使載流子減少, 而使電阻增大; 相反, 當還原性氣體吸附到N 型半導(dǎo)體上, 氧化性氣體吸附到P 型半導(dǎo)體上時, 將使載流子增多,使電阻下降。
空氣中的氧成分大體上是恒定的, 因而氧的吸附量也是恒定的, 氣敏器件的阻值大致保持不變。如果被測氣體流入這種氣氛中, 器件表面將產(chǎn)生吸附作用,器件的阻值將隨氣體濃度而變化, 從濃度與阻值的變化關(guān)系即可得知被測氣體的濃度。
靈敏度特性氣敏元件的靈敏度特性,是表征氣敏器件對檢測氣體敏感程度的指標.半導(dǎo)體氣敏元件對多種可燃性氣體和液體蒸汽都有敏感性能,其靈敏度視氣體和液體蒸汽不同而有所不同.器件靈敏度雖各有差異,但它們都遵循共同規(guī)律,即器件電阻與檢測氣體濃度大都具有如下關(guān)系: log Rs = m log C + n
溫濕度特性：
半導(dǎo)體氣敏元件敏感原理是基于敏感體表面的吸附反應(yīng),所以易受環(huán)境溫度、濕度影響，由于氣敏器件與環(huán)境溫濕度有一 定依賴關(guān)系,所以在需要較高精度和可靠性的應(yīng)用中,在電路中要加入溫濕度補償.濕度傳感器的昂貴價格限制了濕度補償?shù)牟捎茫?一般僅作溫度補償即可取得較好效果。
加熱特性:
半導(dǎo)體氣敏元件需要在加熱狀態(tài)下工作,加熱溫度影響器件的性能,加熱功率變化,元件電阻及靈敏度也相應(yīng)的有所變化，所以傳 感器的工作電源應(yīng)使用穩(wěn)壓電源。
長期工作穩(wěn)定性:
半導(dǎo)體氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的金屬氧化物制成的，因此它具有優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達3 年以上。
