9-12传感器讲义.pdfVIP

第9章 半导体传感器 ? 气敏传感器 ? 湿敏传感器 ? 色敏传感器 2015-11-13 1 ? 气敏传感器 利用半导体与气体接触后其特性发生变化的机理，把 被测气体的成分浓度等信息转换为电信号，由气敏元件与 测量电路组成。 分类：外形结构——表面控制型、体控制型 物理特性——电阻型、非电阻型等。 由半导体气敏元件组成的气敏传感器主要用于工业天 然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害 气体的监测、预报和自动控制。 气敏元件是以物质的成分为检测参数的化学敏感元件。 2015-11-13 2 气敏传感器 材料：利用陶瓷工艺制成的金属氧化物的半导体材 料。简称半导瓷。 结构： ⑴ 烧结型元件 制作简单，是 一种最普通的 结构形式 2015-11-13 3 气敏传感器 ⑵ 薄膜型元件 元件差异性大 石英 2015-11-13 4 气敏传感器 ⑶ 厚膜型元件 特性好、成本低、 可批量生产。 一、气敏电阻（电阻型） 1.工作原理（表面控制型） 被测气体使半导体载流子增多或减少而引 起半导体电阻率变化。 2015-11-13 5 气敏传感器 以半导体陶瓷材料（SnO2）为例，N型半导体 ① 先在大气中加热 阻值急剧下降，后上升，达到稳定。 ② 被测气体若为氧化性气体（O2，NOX） 吸取元件中电子， 使电阻值增加。 稳定 元件加热 状态 Ω 100 氧化性气体 k / ③ 还原性气体（H2，CO） R 向元件释放电子， 阻 50 电 使电阻值下降。 件 还原性气体 元 5 2 4 大气中 被测气体中 时间t/min 2015-11-13 6 气敏传感器 2.测量电路 QM-N5 0～10v 直流稳 直流电源供电 U H 压电源 测出电阻的变化 R L U RL UC RL U C U RL ? RL ? Rs RL—负载电阻的电阻值 RS—气敏电阻的电阻值 UC—测试回路供电电压 UH—加热回路供电电压 2015-11-13 7 气敏传感器 交流电源供电 交流 电源 R L U R L 供电 U C 测出电阻的变化 U H UC RL U RL ? RL ? Rs