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【炜盛系列专讲一】半导体传感器基本概述

时间:2015-10-12 16:37来源:炜盛科技 作者:炜盛科技 点击:

1.简介

半导体式气体传感器属于化学类传感器中的一种,其敏感体主要是由半导体材料制成的,其中应用更为广泛的半导体材料不是常见的硅、锗半导体,而是金属氧化物半导体,在气体传感器领域中应用更多的金属氧化物是SnO2,ZnO,Fe2O3,WO3等

2.原理

就是在一定条件(温度)下,在被测气体到达半导体材料表面并与吸附在半导体材料表面的氧发生化学反应的过程中伴随电荷转移,进一步引起半导体电阻的变化,通过测量半导体电阻的变化就可以实现对气体的检测。

3.分类(以我公司传感器为基础)

(1)按照传感器所使用的敏感材料的差异可分为:SnO2类,ZnO类、 Fe2O3类等。因为掺杂种类繁多,此分类不准确;

(2)按传感器内部结构的差异可分为旁热式(瓷管型)、直热式(球珠状)、平面式(片式结构)被测气体在半导体表面与氧发生化学反应时通常需要一定的温度,要获得所需要的温度就必须通过加热器给传感器通电加热。当加热器与半导体材料为隔离状态时,这一类结构的传感器就是旁热式气体传感器;当加热器与半导体材料直接接触时,这一类结构的传感器即为直热式气体传感器;平面式属于旁热式中的一种,因其片式结构也称片式元件,印刷技术在该类传感器上的应用更能提高传感器的机械化程度。

4.应用

因其技术成熟、价格低廉、寿命长、稳定性好,广泛应用于家庭、工业用气体泄漏报警器(MQ-4、MP-4等燃气类)、有毒气体检测(如检测CO的MQ-7B)、环境及大气污染检测(MP503、MP901等)、烟雾检测(MQ-2)以及车载燃气检测(MP-4)、特气检测(如O3检测MQ131),另外还应用于便携式气体检测器(如呼出酒精检测MP-3、MQ303等),其他方面应用可详见炜盛官网相关型号规格书

5.应用中注意事项

①传感器要避免暴露于可挥发性硅化合物气氛中(可挥发性硅化合物包括硅粘接剂、发胶、硅橡胶、腻子或其它存在可挥发性硅化合物)。原因为传感器的表面吸附硅化合物后,传感器的敏感材料会被硅化合物分解形成的二氧化硅包裹,抑制传感器的敏感性,并且不可恢复。

②应避免处于高腐蚀性的环境,避免受到碱、碱金属盐、卤素的污染

③避免敏感材料接触到水

④保证加热电压满足传感器技术要求,不能过高或过低,因为温度影响着半导体传感器的敏感材料对测试气体的敏感程度(技术要求见相关规格书)

⑤尽可能避免处于高浓度气氛中,应避免用打火机气直接喷向传感器,因为这种操作会对传感器造成极大损害,并难于恢复

⑥传感器长期未使用(储存),再次使用前要进行充分老化,一般不少于48小时,根据储存时间长短来加长老化时间(详见相关规格书),因为老化过程就是清洗传感器的过程.

⑦禁止传感器受到剧烈震动,如1米以上高空跌落,高速下的撞击等

⑧使用的负载电阻与厂家提供的负载大小要相同,这样才能保证测试出的参数和厂家提供的参数范围相同

⑨测试传感器时所用气体一定要是空气平衡,因为气体中的氧气影响着传感器电阻的变化

⑩影响传感器的因素见“影响传感器读数的因素”及炜盛官网相关规格书等资料